瓦特在18世纪发明了蒸汽机，19世纪蒸汽机成为主要的机械动力，不过蒸汽机转速慢、笨重且效率低，这促使发明家们研制结构更为紧凑、燃油效率更高的新概念发动机。
1794年，英国人罗伯特斯特里特（Robert Street）提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。1806年,瑞士科学家F·I· 里瓦兹(F.I.Rivaz)设计了以氢和氧混合物为燃料的内燃发动机。1833年，英国人赖特（Lemuel Wellman Wright）提出了直接利用燃烧压力推动活塞做功的设计，而有记录的第一个水套缸概念也是由他提出的。19世纪中期，发明家们完善了通过燃烧煤气、石蜡油等产生的热转化机械动力的理论，这为内燃机的发明奠定了基础。
1838年William Barentt的两冲程发动机，这是第一台采用缸内压缩燃烧空气做功的发动机。
1860年，定居在法国巴黎的比利时人里诺（Jean Joseph Étienne Lenoir）发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。
1860年Lenoir的煤气发动机
