Les moteurs à combustion interne sont classés selon divers critères, notamment :
* Type de carburant : Essence, diesel, gaz naturel, propane, etc.
* Type de moteur : Alternative (piston), rotative (Wankel) ou à jet (turbine à gaz).
* Nombre de coups : Deux temps ou quatre temps.
* Nombre de cylindres : Monocylindre, bicylindre, quatre cylindres, six cylindres, huit cylindres, etc.
* Disposition des cylindres : En ligne, de type V ou radial.
* Système de refroidissement : Refroidi par air ou par liquide.
Les moteurs IC sont largement utilisés dans diverses applications, notamment :
* Automobile : Voitures, camions, bus, motos, etc.
* Industriel : Générateurs, pompes, compresseurs, etc.
* Marin : Navires, bateaux, etc.
* Aéronautique : Avions, fusées, etc.
Les moteurs thermiques sont une source majeure de pollution, notamment les gaz à effet de serre, les oxydes d'azote et les particules. Toutefois, des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années dans la réduction des émissions des moteurs thermiques, et d’autres améliorations sont attendues à l’avenir.