Ces dernières années, l'innovation des moteurs a été motivée par la recherche d'une meilleure économie de carburant à performances égales. 
La réglementation gouvernementale et la hausse des prix du carburant obligent les constructeurs automobiles à développer de nouvelles technologies plus efficaces. Dans les années à venir, nous verrons davantage de réduction de la taille des véhicules/moteurs et des véhicules hybrides et « diesel propre ». L'économie de carburant moyenne en 2011 était de 27,3 mpg par rapport à ce qu'elle a été au cours de la dernière décennie. La moyenne pour les voitures était de 30,2 mpg et de 24,1 mpg pour les camions légers. Les SUV et les camions représentent plus de la moitié des ventes d'automobiles aux États-Unis et font baisser la consommation moyenne de carburant dans l'ensemble. D'ici 2016, le gouvernement souhaite que les voitures particulières atteignent une moyenne de 39 mpg et les camions 30 mpg avec une moyenne combinée de 35,5 mpg. Cela permettra d'économiser environ 1,8 milliard de barils de pétrole et 900 millions de tonnes métriques d'émissions de gaz à effet de serre. Comment les constructeurs automobiles atteindront-ils ces objectifs ? En réduisant la taille et le poids des véhicules et en utilisant des moteurs plus petits et plus économes en carburant.
Les hybrides ont été populaires récemment, mais ne représentent que 2,5 % de toutes les ventes de véhicules neufs. La production hybride est limitée par le coût de production (environ 3 000 $ de plus par véhicule en moyenne) et la production limitée de batteries. D'ici 2016, le nombre d'appareils électriques hybrides/plug-in devrait atteindre 1,5 million. En comparaison, les ventes de "diesel propre" devraient monter en flèche de 680 000 à plus de 9 millions d'ici 2016. En Europe, plus de la moitié de toutes les ventes de voitures neuves sont des moteurs diesel.
Les moteurs à combustion interne à essence ont évolué depuis les débuts de l'automobile. Les contrôles des émissions requis dans les années 1960 et 1970 ont entravé les performances, mais ont rendu les moteurs plus efficaces que jamais. Les augmentations les plus importantes proviennent de loin de l'invention de l'injection électronique de carburant et de la gestion du moteur, ainsi que de la réduction des frictions entre les mécanismes internes.
La turbocompression et la suralimentation ont également stimulé l'économie de carburant en permettant aux petits moteurs à quatre et six cylindres de créer autant de puissance qu'un V8. 
Un turbocompresseur fonctionne en utilisant les gaz d'échappement chauds pour faire tourner une turbine afin de comprimer plus d'air dans les cylindres. Un compresseur utilise un compresseur entraîné par courroie pour ajouter une pression de suralimentation. Les super chargeurs sont principalement utilisés sur les voitures de performance tandis que les turbocompresseurs sont utilisés sur un large éventail de véhicules. L'injection directe d'essence (GDI) contribue également à améliorer l'économie de carburant en injectant l'essence directement dans la chambre de combustion plutôt que dans l'orifice d'admission. On estime qu'un véhicule sur cinq produits l'année prochaine sera équipé de systèmes d'alimentation GDI.
La désactivation des cylindres augmente l'économie de carburant à faible charge sur certains moteurs de 10 à 20 %. La désactivation des cylindres ne doit pas être confondue avec le calage variable des soupapes (VVT). Le VVT utilise des phaseurs de came aux extrémités du ou des arbres à cames pour avancer ou retarder la synchronisation relative des cames. La pression d'huile déplace un mécanisme à l'intérieur du phaseur de came qui permet à l'engrenage de glisser de quelques degrés dans un sens ou dans l'autre pour modifier le calage des soupapes.
Dans un avenir pas trop lointain, un certain nombre de nouvelles technologies seront utilisées pour améliorer l'économie de carburant. L'une de ces technologies serait l'élimination du démarreur utilisant l'injection directe pour démarrer le moteur. 
Avec l'injection directe, les moteurs à essence augmenteront leurs taux de compression pour correspondre presque à ceux des moteurs diesel. Les moteurs de plus petite cylindrée avec turbos remplaceront les V8 et V6 à aspiration naturelle. Les futurs turbos pourraient être entraînés par un moteur électrique plutôt que par des gaz d'échappement chauds. Un turbo électrique peut s'enrouler indépendamment du régime ou de la charge du moteur pour fournir un boost instantané, et se débarrasser de la roue de turbine entraînée par l'échappement élimine également la chaleur, permettant au turbo de fonctionner beaucoup plus frais et de durer beaucoup plus longtemps. Le calage variable des soupapes peut également être utilisé pour créer des compressions et des courses de puissance non conventionnelles. Ceux-ci incluent un cycle de compression "Atkinson" où les soupapes sont ouvertes plus tard pour créer une course de puissance plus longue, ou un cycle "Miller" où les soupapes d'admission sont ouvertes plus longtemps que la normale pendant la course de compression. Les deux techniques améliorent l'efficacité et la puissance de la respiration, mais nécessitent d'autres astuces pour les faire fonctionner. Les solénoïdes électriques à grande vitesse tels que ceux utilisés dans certains moteurs de Formule 1 peuvent éventuellement se retrouver dans certains moteurs de production, éliminant complètement les cames, les poussoirs et les culbuteurs conventionnels.
Personne ne voit de sitôt une catastrophe imminente pour les moteurs à pistons (essence ou diesel). Bien qu'il existe certaines voitures électriques qui n'utilisent pas d'essence ou uniquement pour une autonomie prolongée, ces véhicules seront assez limités en raison des coûts.
