汽油和柴油，都是由成分為碳和氫兩種元素的烴類化合物組成的。汽油是由5-9個碳分子的烴類組成，而組成柴油的烴類的碳原子數則有10-20個，由于汽油分子比柴油要小，所以汽油的揮發性更好，燃燒速度也更快，但長鏈結構的柴油更容易被氧化，所以柴油自燃點要低于汽油。
柴油比汽油更容易引燃？看起來很難以理解，但這是事實。我們把烴類比作很常見的木頭，那么汽油就好比一堆木屑，可以被吹散在空氣中慢慢飄落，而柴油則好像牙簽，怎樣扔起來都會做自由落體運動；木屑用火柴很難點燃，但牙簽很容易被點燃；但把木屑扔在火堆中，瞬間就化成一團火，而牙簽至少可以燒幾秒。
正是因為有了這些差異，兩種發動機也有了區別和特性
·汽油比柴油揮發更快，所以汽油可以混合氣狀態在吸氣行程進入氣缸，而柴油不易揮發，不容易形成混合氣，所以只能在做功行程開始前直接噴入缸內。
·柴油的自燃點比汽油更低，所以柴油可以在高溫高壓的汽缸中自燃；而汽油機如果采用壓燃方式，就必須要有更高的壓力，從而得到更高的溫度才能點燃，但因為汽油容易揮發，揮發時又會吸收大量的熱，這就再次增加了壓燃的難度，所以用火花塞點燃是最適合的方式。
·汽油比柴油燃燒的更快，所以把汽油放在高溫高壓的環境下太威猛，機體受不了這種火藥脾氣，所以要降低氣缸的壓力，而用火花點燃時，缸內火焰是以“波”的形式蔓延燃燒，這也就避免了爆燃形成的沖擊；而柴油在高溫高壓空氣中，多處同時燃燒形成火焰，也就是以爆燃的方式（和汽油機的“爆震”相似）做功，工作狀態比較粗暴，但因為柴油燃燒較慢，所以雖然燃燒的開始很劇烈，但燃燒時間還是要長于汽油機的。