Về cơ bản, động cơ xe hơi hiện đại hoạt động dựa theo nguyên lý 4 kỳ: nạp - nén - nổ - xả. Nguyên lý 4 kỳ của ôtô máy dầu và máy xăng là giống nhau nhưng nó có sự khác biệt khi hoạt động trong từng chu kỳ.

Về hiệu suất, khi so sánh máy dầu và máy xăng sẽ thấy động cơ máy dầu tiết kiệm nhiên liệu hơn nhiều so với động cơ xăng và có hiệu suất cao hơn đáng kể.

Nhưng động cơ máy dầu luôn gặp vấn đề về tiêu chuẩn khí thải. Động cơ xăng có tỉ số nén tương đối thấp. Động cơ máy dầu có tỉ số nén cao hơn tương đương với hiệu suất cao hơn. Một ưu điểm khác của động cơ máy dầu là không cần van tiết lưu (throttle body), nên cho phép nhiều không khí vào động cơ, và do đó tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Ưu nhược điểm tô máy dầu

Ưu điểm lớn nhất phải kể là tiết kiệm nhiên liệu. Chi phí nhiên liệu cũng là yếu tố rất nhiều chủ xe quan tâm. Nếu cùng một phiên bản khi so sánh giá xe máy dầu và máy xăng thì thông thường chi phí mua xe ban đầu của xe máy dầu là đắt hơn, nhưng trong quá trình sử dụng lâu dài thì tiêu thụ nhiên liệu ít hơn và giá dầu cũng rẻ hơn.

An toàn hơn: Do dầu máy chỉ cháy trong điều kiện áp suất nhiệt độ cao, không bốc cháy ở nhiệt độ bình thường nên sẽ an toàn và ít gây nguy hiểm hơn so với động cơ xăng.

Ít hư hỏng: Động cơ máy dầu không có bộ đánh lửa và bộ chế hòa khí và có cấu tạo đơn giản nên ít hỏng vặt hơn, tiết kiệm chi phí sửa chữa.

Khả năng chịu tải: Nếu so sánh xe máy dầu và máy xăng thì máy dầu tốt hơn động cơ xăng.

Sức kéo tốt, vận hành trên mọi địa hình: những xe máy dầu thường sản sinh mô-men-xoắn cực đại cao hơn ngay ở dải vòng tua thấp nên xe có sức kéo lớn hơn, tiện lợi cho việc chở đồ nặng và đi trên các địa hình phức tạp.

Bên cạnh những ưu điểm, một số nhược điểm của ô tô máy dầu cần kể đến là: Trọng lượng nặng, tiếng ồn lớn: Nếu cùng một công suất, động cơ máy dầu có khối lượng nặng hơn so với động cơ xăng và có tiếng ồn lớn, độ rung nhiều.

Tăng tốc chậm: do nặng hơn và dải vòng tua máy tối đa (redline) thấp hơn nên khả năng tăng tốc chậm. Chi phí sửa chữa cao hơn và ô nhiễm môi trường hơn do động cơ dầu máy thường xả nhiều khói hơn, có mùi khó chịu hơn.

Ưu nhược điểm tô máy xăng

Một số ưu điểm của xe ô tô máy xăng có thể kể đến như: vận hành mượt và êm hơn: xe máy xăng vận hành êm ái hơn và không ồn như là xe máy dầu. Khả năng tăng tốc tốt hơn: thời gian tăng tốc của  ôtô máy xăng nhanh hơn, đạt tốc độ cực đại nhanh hơn so với ôtô máy dầu. Thân thiện với môi trường cũng là ưu điểm đáng được kể đến.

Nhược điểm: Tốn nhiên liệu hơn, đồng thời giá xăng cao hơn giá dầu. Kém an toàn hơn do xe máy xăng dễ bốc cháy khi ở điều kiện nhiệt độ cao nên rất nguy hiểm nếu có xảy ra va chạm.

Nhìn chung, ôtô máy dầu và máy xăng có những khác biệt rõ rệt, mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng và phù hợp với từng mục đích sử dụng. Tùy vào nhu cầu và thứ tự ưu tiên  của mình, mà người dùng có thể cân nhắc, đưa ra lựa chọn phù hợp.