Chính vì nguyên liệu đầu vào khác nhau dẫn đến tính chất và quy trình hoạt động của hai loại động cơ này cũng khác nhau.
Động cơ xăng sử dụng bugi đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí bên trong buồng đốt hay còn gọi là xy-lanh, khi đó quá trình này sẽ sinh công giúp tạo nên lực kéo cho động cơ.
Động cơ dầu không sử dụng bugi đánh lửa, thay vào đó không khí được nén ở áp suất và nhiệt độ cao trước khi hòa trộn với hỗn hợp dầu diesel. Khi hai tác nhân này gặp nhau, dầu diesel sẽ tự đốt cháy và sinh công cho động cơ
Nguyên lý hoạt động cơ bản của hai động cơ sẽ được so sánh song song theo bảng dưới đây:
 |
Chính vì phải làm nóng hỗn hợp không khí, do đó khi ở vùng khí hậu lạnh, nhiệt độ thấp hoặc băng giá, động cơ dầu sẽ khó khăn khi khởi động động cơ. Vì dầu diesel lạnh hơn bình thường sẽ không đạt được nhiệt độ đủ để tự đốt cháy. Do đó, chúng ta sẽ không hiếm gặp một số bác tài xe tải tại khu vực miền Bắc nước ta phải nhóm lửa bên ngoài, để hâm nóng bình chứa dầu diesel trong những ngày băng giá.
Ngoài ra, chính vì để hỗn hợp khí nén và dầu tự đốt cháy, nên cấu trúc động cơ diesel thường phức tạp và có giá thành cao hơn so với động cơ xăng. Trọng lượng động cơ dầu cũng vì thế sẽ nặng hơn, và có khả năng chịu tải tốt hơn.
Ngược lại, động cơ xăng dùng bugi đánh lửa tạo ra khí thải sạch và thân thiện với môi trường hơn, chưa kể động cơ xăng sẽ hoạt động êm ái hơn và không có mùi hôi khó chịu như động cơ dầu. Do đó, động cơ xăng thường được sử dụng trên những xe cá nhân, xe du lịch thay vì xe tải như động cơ dầu.
Tuy nhiên, nếu xét về tính kinh tế, động cơ dầu luôn là lựa chọn trước tiên, bởi giá xăng luôn cao hơn giá dầu. Và dù có nhiều công nghệ hiện đại hỗ trợ, động cơ xăng luôn ngốn nhiên liệu hơn động cơ dầu. Thực tế cả hai động cơ đều có ưu, nhược điểm và hướng đến những mục đích sử dụng. Do đó, tùy nhu cầu mà chúng ta có lựa chọn phù hợp cho mình.
