Дизельный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения топлива от сжатия. Основное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в способе подачи топлива и воздуха в цилиндр, и способе воспламенения смеси. В бензиновом карбюраторном двигателе топливо смешивается с всасываемым воздухом до попадания в цилиндр, получаемая смесь поджигается в необходимый момент свечой зажигания. Существуют также бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (например, системы D-4 у Toyota, FSI у Volkswagen, GDI у Mitsubishi, Neo-Di у Nissan и т.д.). На всех режимах, за исключением режима полностью открытой дроссельной заслонки, дроссельная заслонка ограничивает воздушный поток, и наполнение цилиндров происходит меньшим количеством топливо-воздушной смеси, но с большим содержанием топлива («богатой смесью»).
В дизельном двигателе воздух подается в цилиндр отдельно от топлива и затем сжимается. Из-за высокой степени сжатия (от 14:1 до 24:1), воздух нагревается до температуры самовоспламенения дизельного топлива (800—900°С). Топливо впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением (от 10 до 220 МПа) с высокой скоростью (за несколько миллисекунд) и воспламеняется с малой задержкой. Свечи у дизеля тоже могут быть, но они являются свечами накаливания и разогревают воздух в камере сгорания, чтобы облегчить запуск. Таким образом, наиболее распространенным определением дизельного двигателя является: "Поршневой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия".
Дизельный двигатель использует в своей работе термодинамический цикл с изохорно-изобарным подводом теплоты (цикл Тринклера-Сабатэ), благодаря очень высокой степени сжатия они отличаются большим КПД (30-42%) по сравнению с бензиновыми двигателями (КПД 22-30%[1], за исключением бензиновых двигателей с непосредственным впрыском, КПД которых м.б. до 35%).
В последнее время все большую популярность приобретают газодизельные варианты двигателей.