奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成，首先活塞向下运动使燃料与空气的混合体通过一个或者多个气门进入气缸，关闭进气门，活塞向上运动压缩混合气体，然后在接近压缩冲程顶点时由火花塞点燃混合气体，燃烧空气爆炸所产生的推力迫使活塞向下运动，完成做功冲程，最后将燃烧过的气体通过排气门排出气缸。应用奥托循环是理想化的循环，因为在理论分析和计算时，认为循环由绝热、等容、等压等过程组成，并且系统的组成、性质和质量都保持不变，而实际上因为发生了燃烧和爆炸，系统的组成和性质必然发生变化，因此实际汽油发动机的效率要比奥托理想循环的效率低很多，只有一半或更小约25%左右。现代的汽车、卡车等使用的内燃机中大多都是采用奥托循环的。奥托循环的热效率为 η式中W为输出的净功；Q1为输入的热量。这个公式说明，η仅与压缩比和比热容比γ（取决于工质的性质）有关。ε越高，ηt也越高,但实际上ε受可燃气体混合物爆震特性的限制，而且随着ε的提高，它对η的影响越来越小，所以ε值不能取得过高，一般在6～10之间。此外，γ越大，η也越高。