موتور چهارزمانه یا موتور چهارهنگامه یکی از انواع موتورهای درون‌سوز است. «موتور چهارزمانهٔ اتو» اولین موتور چهارزمانه بود که در سال ۱۸۷۶ توسط نیکلاس اتو اختراع شد. موتورهای چهارزمانه متداول‌ترین موتورها در وسایل نقلیه امروزی هستند و اغلب با سوخت بنزین و گازوئیل کار می‌کنند. ساختمان و کارکرد همهٔ موتورهای چهارزمانه امروزی تقریباً مشابه موتور چهارزمانهٔ اتو است. دلیل نامگذاری موتورچهارزمانه، چرخهٔ چهارمرحله‌ای آن است.

هر چرخهٔ موتور چهارزمانه به چهار مرحله تقسیم می‌شود و در هر مرحله، هر پیستون یک بار طول سیلندر را می‌پیماید. از آن جایی که تنها در یک مرحله از هر چرخهٔ موتور، به میل لنگ شتاب داده می‌شود؛ هر چرخهٔ کامل موتور چهارزمانه به دو بار چرخش میل لنگ منجر می‌شود.

مرحلهٔ اول: مکش (تنفس(

در این مرحله پیستون در بالاترین مکان ممکن در سیلندر قرار دارد.پیستون از بالای سیلندر به پایین می آید و باعث بالا رفتن حجم سیلندر می شود و مخلوطی از هوا و سوخت وارد سیلندر می شود.

مرحلهٔ دوم: تراکم (فشرده‌سازی(

در این مرحله هر دو سوپاپ ورودی و خروجی بسته می شود و پیستون به بالای سیلندر بر می گردد که باعث تراکم سوخت یا مخلوط هوا و سوخت می شود.

مرحلهٔ سوم: انفجار (قدرت(

در این مرحله همان طور که پیستون در بالاترین نقطه ممکن قرار دارد مخلوط هوا و سوخت متراکم شده توسط جرقه، در موتور های گازوئیلی یا توسط گرمای تولید شده به واسطه ی تراکم آن در موتور های دیزلی احتراق صورت می گیرد.فشار ایجاد شده به دلیل احتراق سوخت باعث میشود که پیستون به پایین ترین نقطه برگردد.

مرحلهٔ چهارم: تخلیه (خروج دود(

در این مرحله همان طور که سوپاپ خروجی باز است پیستون به بالا بر می گردد و دود حاصل از احتراق سوخت از طریق اگزوز به بیرون رانده می شود.