其實這個東西是隨著理論和技術的進步逐漸出現的。

第一階段：固體燃料階段。1670年，荷蘭的物理學家、數學家和天文學家惠更斯發明了採用火藥（固體燃料）在氣缸內燃燒膨脹推動活塞做功的機械，即“內燃機”。用火藥作燃料的火藥發動機是現代內燃機原理的萌芽。

第二階段：氣體燃料階段。1801年，法國化學家菲利普.勒本，採用煤乾餾得到的煤氣和氫氣作燃料，製成了將煤氣和氫氣與空氣混合後點燃產生膨脹力推動活塞的發動機，這項發明被譽為內燃機發展史上開拓性的一步。

第三階段：液體燃料階段。1859年，比利時工程師埃迪內•萊諾創制成功了二衝程臥式內燃機。1862年法國科學家德羅夏在卡諾（法國）熱力學研究的基礎上，提出了四衝程內燃機工作原理，但他當時並未建造實體四衝程內燃機，而僅僅完成了設計工作。德國發明家奧托在1876年設計製成了世界上首臺水平 四衝程氣體引擎，在當時很長一段時間內， 人們將四衝程迴圈稱為“奧托迴圈”，它們是現代內燃機的工作原理。

第四階段：系統趨於完善。1885年，兩位曾為奧托工作的德國工程師卡爾•本茨與格 特利普•戴姆勒各自獨立發明汽油內燃機，並將這兩種內燃機安裝到當時的汽車與摩托車上。戴姆勒設計的內燃機能夠達到每分鐘900轉的轉速，使用紅熱狀態的白金管點燃燃料，同時還採用了由戴姆勒的合作伙伴、德國工程師威廉•邁巴赫發明的新式表面汽化器，以迫使一股氣體流越過汽油表面產生油-氣混合物。

本茨設計的內燃機轉速僅能達到每分鐘250轉，它所能提供的動力輸出也不到1馬力，但是本茨設計的汽車卻有了許多現代特徵，包括由電池驅動的線圈點火裝置以及分流器等。