Первый практически пригодный газовый двигатель внутреннего сгорания был сконструирован французским механиком Этьеном Ленуаром (1822—1900) в 1860 году. Мощность двигателя составляла 8,8 кВт (12 л.с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель. Познакомившись с двигателем Ленуара выдающийся немецкий конструктор Николай Аугуст Отто (1832—1891) создал в 1863 двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное расположение цилиндра, зажигание открытым пламенем и КПД до 15 %. Вытеснил двигатель Ленуара. В 1876 Николаус Аугуст Отто построил более совершенный четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. В 1880-х годах Огнеслав Степанович Костович в России построил первый бензиновый карбюраторный двигатель.
В 1885 году немецкие инженеры Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах разработали легкий бензиновый карбюраторный двигатель. Даймлер и Майбах использовали его для создания первого мотоцикла в 1885, а в 1886 году — на первом автомобиле.
Немецкий инженер Рудольф Дизель стремился повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и в 1897 предложил двигатель с воспламенение от сжатия. На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Нобеля в Петербурге в 1898—1899 годах усовершенствовали этот двигатель, что позволило применить в качестве топлива нефть. В результате двигатель внутреннего сгорания стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1899 на заводе «Людвиг Нобель» построили первый дизель в России и развернули массовое производство дизелей. Этот первый дизель имел мощность 20 л.с., один цилиндр диаметром 260 мм, ход поршня 410 мм и частоту вращения 180 об/мин. В Европе дизельный двигатель, усовершенствованный Эммануилом Людвиговичем Нобелем, получил название «русский дизель». На всемирной выставке в Париже в 1900 году двигатель Дизеля получил главный приз. В 1902 Коломенский завод купил у Эммануила Людвиговича Нобеля лицензию на производство двигателя Дизеля и вскоре наладил массовое производство.
В 1898 студент Петербургского технологического института Густав Васильевич Тринклер разработал бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением. Двигатель был построен и испытан на Путиловском заводе.
В 1896 году Чарльз В. Харт и Чарльз Парр разработали двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их фирма построила 15 тракторов. Их шеститонный является старейшим трактором с двигателем внутреннего сгорания в США и хранится в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. Бензиновый двухцилиндровый двигатель имел совершенно ненадежную систему зажигания и мощность 30 л.с. на холостом ходу и 18 л. с. под нагрузкой.
Первым практически пригодным трактором с двигателем внутреннего сгорания был американский трехколесный трактор Ivel Дэна Элборна 1902 года. Было построенно около 500 таких легких и мощных машин.
В 1903 году состоялся полёт первого самолета братьев Орвила и Уилбура Райт.
Двигатель самолёта изготовил механик Чарли Тэйлор. Основные части
двигателя сделали из алюминия. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным
вариантом бензинового ижекторного двигателя. На первом в мире теплоходе — нефтеналивной барже "Вандал", построенной в 1903 году в России на Сормовском заводе для "Товарищества Братьев Нобель",
были установлены три четырехтактных двигателя Дизеля мощностью по 120
л. с. каждый. В 1904 году был построен теплоход «Сармат». В 1924 по проекту Якова Модестовича Гаккеля на Балтийском судостроительном заводе в Ленинграде был создан первый практически пригодный поездной тепловоз.
