直列发动机，一般缩写为L，比如L4就代表着直列4缸的意思。直列布局是如今使用为广泛的汽缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有汽缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使用了一个汽缸盖，同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单，好比汽缸们站成了一列纵队。
我们常见的大致有L3、L4、L5、L6型四款（数字代表汽缸数量）。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑，稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，当然也意味着制造成本更低。同时，采用直列式汽缸布局的发动机体积也比较紧凑，可以适应更灵活的布局。也方便于布置增压器类的装置。但其主要缺点在于发动机本身的功率较低，并不适合配备6缸以上的车型。
相比常见的L型、V型汽缸布局形式，可能很多朋友会对三角转子发动机感到陌生。转子发动机又称为米勒循环发动机，由德国人菲加士·汪克尔发明，之后这项技术由马自达公司收购。我们都知道：传统的汽缸往复运动式发动机，工作时活塞在汽缸里做往复直线运动，而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。
众所周知，对于V型6缸发动机而言，60度夹角是优化的设计，这是经过无数科学实验论证过的结果。因而绝大多数的V6发动机都是采用这种布局形式的。但为了能在更小的空间内放下V6发动机，大众集团另辟蹊径的研发出了夹角为15度、体积更小的VR6发动机。而从动力参数来看，它并不逊色与普通的V6发动机，但在研发之初就暴露了明显的抖动问题。通过一系列的平衡稳定手段虽使问题得以明显改善。但这依然无法改变其本身结构上的特性，就像普通直列发动机的震动通常都会大于V型发动机一样，夹角更小的VR6从结构本身就决定了它的震动会大于V6。
为了能够使汽缸内表面在高温下正常工作，对汽缸和汽缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的汽缸周围和汽缸盖中都加工有冷却水套，并且汽缸体和汽缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对汽缸和汽缸盖起冷却作用。
汽缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与汽缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。