活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置称为上止点，最近的位置称为下止点，上止点到下止点的距离称为活塞行程。活塞式航空发动机多为四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经历四个冲程，依次为进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。
发动机开始工作时，首先进入“进气冲程”。气缸盖上的进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点下滑到下止点。缸内容积逐渐增大，气压下降3354，低于外界大气压。因此，新鲜汽油和空气的混合物通过打开的进气门被吸入气缸。混合气体中汽油与空气的比例一般为1比15，即燃烧一公斤汽油需要15公斤空气。
在进气冲程之后，开始第二冲程，即“压缩冲程”。此时，曲轴因惯性继续旋转，推动活塞从下止点向上运动。此时，进气门关闭得和排气门一样紧。气缸内部容积逐渐减小，混合气体被活塞强烈压缩。当活塞移动到上止点时，混合气在上止点和气缸盖之间的小空间内被压缩。这个小空间被称为“燃烧室”。此时，混合气体的压力增加到10个大气压。温度也上升到大约400摄氏度。压缩是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量，使封闭在燃烧室狭小空间内的混合气压力大大增加，从而增加其燃烧后的做功能力。
活塞在下止点时，气缸内的容积最大，上止点时的容积最小(后者也是燃烧室的容积)。混合气体被压缩的程度可以用这两个体积的比值来衡量。这个比值称为“压缩比”。活塞式航空发动机的压缩比约为5比8。压缩比越大，气体被压缩的越多，发动机产生的功率就越大。
压缩冲程之后是“工作冲程”，也是第三冲程。压缩冲程末期，活塞接近上止点时，气缸盖上的火花塞通过高压产生电火花，点燃混合气，燃烧时间很短，约0.015秒；但是速度很快，每秒30米左右。气体剧烈膨胀，压力急剧上升，达到60到75个大气压，燃烧气体的温度达到2000到2500摄氏度。燃烧时，局部温度可能达到三、 4000度，气体对活塞的冲击力可达15吨。在气体的强大压力下，活塞迅速向下止点运动，推动连杆向下运行，连杆带动曲轴转动。
这个冲程是唯一能使发动机工作并获得动力的冲程。其他三划都是为这一划做准备。
第四冲程是“排气冲程”。工作冲程结束后，由于惯性，曲轴继续旋转，使活塞从下止点向上运动。此时，进气门仍关闭，而排气门则大开，燃烧后的废气通过排气门排出。当活塞到达上止点时，大部分废气已经排出。然后排气门关闭，进气门开启，活塞从上止点下降，开始新的循环。
从新鲜混合气的进气冲程到废气的排气冲程，汽油的热能转化为机械能驱动活塞运动，带动螺旋桨旋转做功。这个整体过程称为“循环”。这是一个重复的练习。它也被称为“热循环”，因为它涉及热能到机械能的转换。
活塞式航空发动机除了气缸、活塞、连杆、曲轴等上述部件外，还需要一些其他必要的装置和部件来完成四冲程工作。
