Der Ottomotor ist ein Verbrennungsmotor, also eine Wärmekraftmaschine mit innerer Verbrennung. Kennzeichen des Ottomotors ist die Kompression eines Gemisches aus Kraftstoff und Luft und die anschließende Fremdzündung durch Zündkerzen. Ottomotoren mit Hubkolben gibt es als Zweitaktmotoren oder als Viertaktmotoren, bei Zweitaktmotoren braucht ein Arbeitsspiel zwei Takte (Hübe des Kolbens), also eine Umdrehung der Kurbelwelle, bei Viertaktmotoren vier Kolbenhübe, entsprechend zwei Kurbelwellenumdrehungen. Der Viertaktmotor ist die gebräuchlichere Bauart.

Das vom Ottomotor abgegebene Drehmoment wird traditionell durch Drosseln des angesaugten Gemisches mit einer Drosselklappe eingestellt. Die früher übliche Zuordnung nach „äußerer Gemischbildung“ mit Vergaser oder Saugrohreinspritzung für Ottomotoren und „innerer Gemischbildung“ bei Dieselmotoren (Kraftstoff und Luft werden erst im Brennraum gemischt) ist seit der Einführung der Benzindirekteinspritzung bei Ottomotoren nicht mehr in jedem Fall eindeutig.

Der Name „Ottomotor“ geht auf eine Anregung des VDI aus dem Jahre 1936 zurück und wurde erstmals im Jahre 1946 in der DIN Nr. 1940 verwendet. Namensgeber ist Nicolaus August Otto, dem die Erfindung des Viertaktverfahrens zugeschrieben wurde. Der von Otto auf der Weltausstellung Paris 1867 gezeigte Flugkolbenmotor ist jedoch kein Ottomotor, sondern ein atmosphärischer Gasmotor, dessen Funktionsprinzip sich von dem des Ottomotors unterscheidet.

奥托发动机是由尼古拉斯·奥古斯特·奥托，于1867年与敖根·郎恩合作开发出了一种燃气发动机——也就是不久之后诞生的四冲程发动机的前身——之后再研发的一种基于四冲程和两冲程结构的发动机。奥托四冲程发动机通过燃烧以一定比例混合起来的汽油与空气的混合气来驱动。在化油器及进气管内形成外部混合气，在燃烧室内形成内部混合气。

冲程一（进气）：在冲程一中活塞从上止点移动到下止点。此间当活塞向下运行时造成气缸内空间扩大，从而形成负压。在负压的作用下燃料和空气的混合气通过打开的进气阀被吸入燃烧室。排气阀在整个进气冲程过程中保持关闭。

冲程二（压缩）：在第二个冲程中活塞从下止点运行到上止点，燃烧室内的混合气因此被压缩。混合气因空间缩小被压缩的程度越高，则其压力和温度由于绝热过程而越高，功率也越高。发动机的功率因此提高，而油耗则下降。但同时发动机的机械负荷增大，自我点火的危险也在加大，因为温度可以达到400到500摄氏度（汽油的燃烧温度在500至650摄氏度之间）。

冲程三（做工）：当活塞运行到冲程二结束的位置时，燃烧室内的容积为最小。此时燃料和空气的混合气被火花塞点燃并燃烧。火焰以每秒10至30米的速度蔓延，所以燃烧室内的混合气在0.001秒后就完全燃烧了，由此而产生一个50至75巴的最高压力和一个2000至2500摄氏度的最高温度。

冲程四（排气）：由于做工冲程中气体膨胀形成的压力，气缸活塞被从上止点推向下止点的方向，这样压力在进气冲程时降低，排气凸轮轴打开排气阀，最后气缸活塞从下止点运行到上止点，废气通过打开的排气阀被排出去。接下来可以开始一个新的工作循环。

功率，即多少燃料的热能被转化成机械能，首先是由压缩比决定的。绝大多数奥托发动机的压缩比为8:1或10:1。较高的压缩比对应一个较高的功率，一般可以通过具有较高辛烷含量的抗震（爆震）燃料来实现。一台优良的发动机的功率应在20%至25%之间，这就是说，燃料产生的热能只有20%至25%被转化为机械能。冷却及摩擦是造成奥托发动机功率损失的主要原因。