Il n'a donc pas besoin de bougies d'allumage. Cela est possible grâce à un très fort taux de compression (rapport volumétrique) d'environ 14:1 à 25:1, permettant d'obtenir une température de 700 à 900 °C. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour permettre le démarrage du moteur à froid en augmentant la température de la chambre de combustion, mais leur présence n'est pas systématique. Le moteur diesel a été conçu au départ pour fonctionner au charbon pulvérisé, cependant, suite aux problèmes d'usure dus aux résidus de combustion, Rudolf Diesel est passé aux carburants liquides, comme le fioul ou les huiles végétales. Finalement, le fioul a été préféré car moins coûteux et se pulvérisant mieux du fait d'une viscosité inférieure. C'est le Français Lucien-Eugène Inchauspé (1867-1930) qui, en 1924, en inventant la pompe à injection, en fit un moteur performant. Les moteurs Diesel fonctionnent habituellement au gazole, au fioul lourd ou aux huiles végétales ou minérales. Ils peuvent aussi bien être à deux temps (surtout sur les diesel de navire, avec suralimentation par compresseur et injection pneumatique) qu'à quatre temps. Ce type de moteur à taux de compression élevé a connu une expansion rapide en automobile à partir de la fin des années 1980 lorsque la suralimentation par turbocompresseur en a notablement amélioré les performances. Comme le moteur thermique à essence, le moteur Diesel est constitué de pistons coulissants dans des cylindres, fermés par une culasse reliant les cylindres aux collecteurs d'admission et d'échappement et munie de soupapes commandées par un arbre à cames. Son fonctionnement repose sur l'auto-inflammation du gazole, fioul lourd ou encore huile végétale brute dans de l'air comprimé à 1:20 du volume du cylindre (environ 35 bar), et dont la température est portée de 600 °C à 1 500 °C environ. Sitôt le carburant injecté (pulvérisé), celui-ci s'enflamme presque instantanément, sans qu'il soit nécessaire de recourir à un allumage commandé par bougie. En brûlant, le mélange augmente fortement la température et la pression dans le cylindre (60 à 100 bars), repoussant le piston qui fournit une force de travail sur une bielle, laquelle entraîne la rotation du vilebrequin Le cycle Diesel à quatre temps comporte: 1. admission d'air par l'ouverture de la soupape d'admission et la descente du piston?; 2. compression de l'air par remontée du piston, la soupape d'admission étant fermée?; 3. injection - explosion - détente: peu avant le point mort haut on introduit, par un injecteur, le carburant qui se mêle à l'air comprimé. La combustion rapide qui s'ensuit constitue le temps moteur, les gaz chauds repoussent le piston, libérant une partie de leur énergie. Celle-ci peut être mesurée par la courbe de puissance moteur?; 4. échappement des gaz brûlés par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.