El motor diésel, llamado así por Rudolf Diesel, es un motor de combustión interna en el que la ignición del combustible se produce por la elevada temperatura del aire en el cilindro debido a la compresión mecánica; por lo tanto, el motor diesel es el denominado motor de encendido por compresión (motor CI). Esto contrasta con los motores que usan bujía-encendido de la mezcla aire-combustible, como un motor de gasolina (motor de gasolina) o un motor de gas (usando un combustible gaseoso como gas natural o gas licuado de petróleo).

Los motores diésel funcionan comprimiendo solo aire o aire más gases de combustión residuales del escape (conocido como recirculación de gases de escape (EGR)). El aire se introduce en la cámara durante la carrera de admisión y se comprime durante la carrera de compresión. Esto aumenta la temperatura del aire dentro del cilindro hasta tal punto que el combustible diesel atomizado inyectado en la cámara de combustión se enciende. Al inyectarse el combustible en el aire justo antes de la combustión, la dispersión del combustible es desigual; esto se llama una mezcla heterogénea de aire y combustible. El par que produce un motor diesel se controla manipulando la relación aire-combustible (λ); en lugar de estrangular el aire de admisión, el motor diésel se basa en alterar la cantidad de combustible que se inyecta, y la relación aire-combustible suele ser alta.

El motor diesel tiene la mayor eficiencia térmica (eficiencia del motor) de cualquier motor de combustión interna o externa práctico debido a su relación de expansión muy alta y su combustión pobre inherente que permite la disipación de calor por el exceso de aire. También se evita una pequeña pérdida de eficiencia en comparación con los motores de gasolina de inyección no directa, ya que el combustible no quemado no está presente durante la superposición de válvulas y, por lo tanto, no pasa combustible directamente desde la admisión/inyección al escape. Los motores diésel de baja velocidad (como los que se utilizan en barcos y otras aplicaciones en las que el peso total del motor es relativamente poco importante) pueden alcanzar eficiencias efectivas de hasta el 55 %. La turbina de gas de ciclo combinado (ciclo Brayton y Rankin) es un motor de combustión más eficiente que un motor diésel, pero, por su masa y dimensiones, es inadecuado para vehículos, embarcaciones o aeronaves.

Los motores diesel pueden diseñarse como ciclos de dos tiempos o de cuatro tiempos. Originalmente se utilizaron como un reemplazo más eficiente para las máquinas de vapor estacionarias. Desde la década de 1910, se han utilizado en submarinos y barcos. Más tarde siguió su uso en locomotoras, autobuses, camiones, equipo pesado, equipo agrícola y plantas de generación de electricidad. En la década de 1930, lentamente comenzaron a usarse en algunos automóviles. Desde la década de 1970, ha aumentado el uso de motores diésel en vehículos de carretera y todo terreno más grandes en los EE. UU. Según Konrad Reif (2012), el promedio de la UE para automóviles diésel representa la mitad de los automóviles recién matriculados. Los motores diésel más grandes del mundo puestos en servicio son motores diésel marinos de 14 cilindros y dos tiempos; producen una potencia máxima de casi 100 MW cada uno.