氣缸原理源于大炮。

1680年，荷蘭科學家霍因斯受到大炮原理的啟發，心想如將炮彈的強大力量用來推動其它機械，他一開始仍用火藥作燃燒爆炸物，將炮彈改成“活塞”，把炮筒作“氣缸”，并開一個單向閥。他在氣缸內注入火藥，當點燃火藥后，火藥猛烈地爆炸燃燒，推動活塞向上運動，并產生動力。同時，爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥，排出廢氣。而后，氣缸內殘余廢氣逐漸變冷，氣壓變低，氣缸外部的大氣壓又推動活塞向下運動，以準備進行下一次爆炸。當然，由于行程過長，效率太低，他最終沒有取得成功。但是，正是霍因斯首先提出了“內燃機”的設想，后人在此基礎上才發明了汽車用的發動機。

早期汽車使用單缸機，汽車鼻祖卡爾·奔馳和戴姆勒在當年設計制造汽車時，他們不約而同地只用了一個氣缸的發動機。就像我們認為一輛汽車不可能使用兩臺或更多臺發動機一樣，估計當時的人們也不會想象出還會用兩個氣缸或更多氣缸的發動機。然而現在不同了，先別說發達國家，看看國內汽車廣告就會發現，不少廠家總拿發動機的氣缸數目和排列形式來說事，賣微型車的極力吹鼓他的車用的是四缸機而非三缸，用v6發動機的一定要把v字弄得醒目惹眼，廣告宣傳確實起到了很大效果，不少車迷已認同了 “4缸氣缸比3缸氣缸好”、“6缸氣缸比4缸氣缸好”、“v型氣缸比直列氣缸好”、“v型發動機是高級發動機”等概念。國產車中已有近20種車裝配了v6或v8型發動機。

單氣缸發動機的曲軸每轉兩周才能產生一次燃燒做功，這樣它的聲音聽起來也不連續順暢，聽一聽小排量摩托車的聲音就知道了。最為不能讓人接受的是它的運轉極不平穩，轉速波動較大，而且單氣缸發動機的外形也不適合裝在汽車上。為此，汽車上已見不到單氣缸發動機上，兩氣缸機也不好找了，最少是3氣缸發動機。國內生產的華利面包車、老款夏利車、吉利豪情和奧拓、福萊爾上，裝的都是3氣缸機。

1升以下的微型車上多用3氣缸機，1升至2升的發動機一般采用4氣缸或5氣缸機。2升以上的發動機大多為6氣缸，4升以上的發動機使用8氣缸的占絕大多數。

在相同排量的情況下，增加氣缸數可以提高發動機的轉速，從而可以提高發動機的輸出功率。另外，增加氣缸數可以使發動機運轉更平穩，使其輸出扭矩和輸出功率更加穩定。增加氣缸數可以使氣車更容易起動，加速響應性更好。為了提高氣車的性能，必須增加氣缸數。因此，豪華轎車、跑車、賽車等高性能氣車的氣缸數都在6缸以上，最多者已達到16缸。

但是，氣缸數的增加不能無限制。因為隨著氣缸數的增加，發動機的零部件數也成比例地增加，從而使發動機結構復雜，降低發動機的可靠性，增加發動機重量，提高制造成本和使用費用，增加燃料消耗，并使發動機的體積變大。因此，氣車發動機的氣缸數都是根據發動機的用途和性能要求，在權衡各種利弊之后做出的合適選擇。

直列發動機（line engine），它的所有氣缸均肩并肩排成一個平面，它的缸體和曲軸結構簡單，而且使用一個氣缸蓋，制造成本較低，穩定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應用比較廣泛。其缺點是功率較低。“直列”可用l代表，后面加上氣缸數就是發動機代號，現代汽車上主要有l3、l4、l5、l6型發動機。