内燃机按燃料不同可分为汽油机和柴油机，一般柴油机的效率要比汽油机高一些，主要是点火方式不同，柴油机是压燃式燃烧更充分效率高一些，早期的汽油机效率是20%到30%，随着技术的发展进步效率逐步提高，目前最新的汽油机效率可以达到30%到40%，有的甚至超过40%接近45%，国产汽油机效率也提高了不少，最高的可以达到42%左右。
目前主流的量产汽油内燃机的直接燃油效率在30％上下，有少数采用增压技术的量产发动机可以达到40％左右，比如BMW等先进量产的汽油发动机。制约效率的瓶颈主要在做功是需要克服的摩擦力、燃油的充分性等等的技术物理问题，因素有很多，比如循环效率、机械效率、燃烧效率、气室效率、气密性效率及制造工艺技术等等。目前很多实验室以及汽车厂家都在致力提高综合效率，比如复合陶瓷缸体技术、热电转换（回收能量技术）、增压技术、燃油效率（点火、雾化）等等，理论效率高的能达到60％左右，主要是低摩擦技术、热电转换的混合动力输出（整车的动力输出效率，严格说并不是发动机的直接效率）。 从本质上来讲，内燃机是一种非常浪费的机械设备：燃料中所蕴含的能量只有1/3被内燃机转换为机械运动，驱动汽车行驶，而其余的能量都通过排气管而白白浪费掉了。因此，如何回收能量一直都是一项重要的技术课题，也是未来内燃机技术的一个发展趋势。
