柴油發動機最早源於航空柴油發動機的研發，當時由於技術原因，無法達到航空所需要的大馬力，飛機上不能使用，隨後就把這款發動機用到了坦克上來了。在二戰時期，正是在坦克上的大量使用，使得柴油機得以輝煌發展。
自1892年，第一台實用柴油機問世，相比同級別的汽油發動機，柴油機擁有更大的扭矩和更高的燃料利用率。柴油發動機相比汽油發動機，在壓縮同一衝程內具有更高的壓縮比，這就使得燃料燃燒更加充分，也更加省油。因為柴油質地黏稠且不易揮發的特性，在正常壓力下很難被點燃，這可以讓油箱外掛，使得油箱容積可以按照行程加大。
相比汽油的易於揮發，一點就着的特性，柴油發動機具有明顯的戰略優勢，當時普遍用在戰爭機器上就順其自然了。 隨着技術的逐步發展，現在柴油發動機多采用電控噴射、渦輪增壓中冷以及共軌等技術，彌補了先前笨重、噪聲大、污染大的缺陷，使得柴油發動機可以廣泛的應用於民生領域，尤其是專用車領域。
汽油發動機的優點在於其體積小、重量輕、價格便宜、起動性好，如果對比同排量的汽油發動機和柴油發動機，你會發現汽油發動機功率更大，最大功率時的轉速高，工作中振動及噪聲小，因此，汽油柴油發動機在載客汽車，尤其是轎車中，得到了廣泛的應用。現今，在我國生產的絕大多數轎車，都是採用汽油發動機作為自己的動力系統。