Niemal wszystkie silniki czterosuwowe pracują w oparciu o zasadę stworzoną przez Nikolausa Otto. Pod koniec dziewiętnastego wieku stworzył on silnik, na którym do tej pory wzorowana jest większość jednostek napędowych z zapłonem iskrowym.

Zasada działania silnika pracującego w cyklu Otta jest prosta. W pierwszym suwie zawór wlotowy otwiera się, a tłok zasysa mieszankę paliwową. W drugim – mieszanka jest sprężana i doprowadzana do wybuchu. Efektem wybuchu jest trzeci suw, podczas którego gazy spalinowe rozprężają się. Gdy tłok znajdzie się w dolnym położeniu, otwierany jest zawór wylotowy, a gazy spalinowe są usuwane z komory spalania podczas czwartego suwu. Następnie cykl powtarza się.

Charakterystyczną cechą dla cyklu Otta jest to, że każdy suw trwa od momentu osiągnięcia przez tłok górnego lub dolnego położenia. Zapewnia to maksymalne wykorzystanie pojemności silnika, ale przekłada się na stosunkowo duże straty energii. Problem ten został rozwiązany przez innego konstruktora, ale problemy z praktycznym wykorzystaniem teorii, która komplikowała budowę silnika, sprawiły, że zaczął być używany wiele lat później.

Wydajność w silniku Otta zależy bezpośrednio od stopnia sprężania. Logicznym wydawałoby się więc jak największe zwiększenie stopnia sprężania. Niestety, doprowadziłoby to do samozapłonu mieszanki lub spalania stukowego, obciążającego elementy silnika.

Motory pracujące w cyklu Otta marnują więcej energii niż silniki Diesla oraz jednostki pracujące w cyklu Millera czy Atkinsona. Jednak możliwość uzyskania dużej mocy z danej pojemności skokowej silnika oraz większe skomplikowanie jednostek wykorzystujących zalety zarówno cyklu Otta, jak i na przykład Atkinsona, sprawiły, że dopiero od niedawna pojawiają się jednostki benzynowe oparte na wykorzystaniu innych rozwiązań lub łączących różne cykle. Wśród nich można wymienić Toyotę z jej hybrydowymi jednostkami czy najnowszy silnik Volkswagena 1.5 TSI.

Dlaczego tak długo zwlekano z wdrożeniem do produkcji silników wykorzystujących cykl Atkinsona? Pierwotne założenie komplikowało budowę silnika, co nie było opłacalne, a do tego groziło zwiększeniem awaryjności. Dopiero wykorzystanie zaworu wlotowego do uzyskania różnego stopnia sprężania i rozprężania sprawiło, że producenci silników zaczęli korzystać z dobrodziejstw cyklu Atkinsona, a rozwinięta inżynieria pozwoliła na zachowanie zalet cyklu Otta – który producent chciałby zrezygnować z głównego dobrodziejstwa wynalazku niemieckiego samouka, czyli dużej mocy przy danej pojemności silnika oraz stosunkowo nieskomplikowanej konstrukcji?

Pojawienie się pojazdów hybrydowych mogło być jednym z argumentów za porzuceniem cyklu Otta. W końcu hybrydowe silniki Toyoty wykorzystywały bezstopniowe skrzynie biegów, które pozwalały na wykorzystanie optymalnych dla oszczędniejszego cyklu Atkinsona obrotów silnika, zaś dodatkowa energia płynąca z silnika elektrycznego, rekompensowała stratę potencjalnie większej mocy. Wciąż jednak założenia cyklu Atkinsona wykorzystywane są w oparciu o konstrukcję silnika Otta przy wykorzystaniu sterowania czasem zamknięcia zaworu wlotowego.