O motor diesel, em homenagem a Rudolf Diesel, é um motor de combustão interna em que a ignição do combustível é causada pela temperatura elevada do ar no cilindro devido à compressão mecânica; assim, o motor diesel é um chamado motor de ignição por compressão (motor CI). Isso contrasta com os motores que usam ignição por vela da mistura ar-combustível, como um motor a gasolina (motor a gasolina) ou um motor a gás (usando um combustível gasoso como gás natural ou gás liquefeito de petróleo).

Os motores a diesel funcionam comprimindo apenas ar, ou ar mais gases residuais de combustão do escapamento (conhecido como recirculação dos gases de escapamento (EGR)). O ar é introduzido na câmara durante o curso de admissão e comprimido durante o curso de compressão. Isso aumenta a temperatura do ar dentro do cilindro a um grau tão alto que o combustível diesel atomizado injetado na câmara de combustão inflama. Com o combustível sendo injetado no ar imediatamente antes da combustão, a dispersão do combustível é desigual; isso é chamado de mistura ar-combustível heterogênea. O torque que um motor diesel produz é controlado pela manipulação da relação ar-combustível (λ); em vez de estrangular o ar de admissão, o motor diesel depende de alterar a quantidade de combustível que é injetado, e a relação ar-combustível geralmente é alta.

O motor diesel tem a maior eficiência térmica (eficiência do motor) de qualquer motor de combustão interna ou externa prática devido à sua taxa de expansão muito alta e queima magra inerente que permite a dissipação de calor pelo excesso de ar. Uma pequena perda de eficiência também é evitada em comparação com motores a gasolina sem injeção direta, pois o combustível não queimado não está presente durante a sobreposição das válvulas e, portanto, nenhum combustível vai diretamente da admissão/injeção para o escapamento. Motores a diesel de baixa velocidade (como usados ​​em navios e outras aplicações onde o peso total do motor é relativamente sem importância) podem atingir eficiências efetivas de até 55%. A turbina a gás de ciclo combinado (ciclo Brayton e Rankin) é um motor de combustão mais eficiente que um motor a diesel, mas, devido à sua massa e dimensões, não é adequado para veículos, embarcações ou aeronaves.

Os motores a diesel podem ser projetados como ciclos de dois tempos ou quatro tempos. Eles foram originalmente usados ​​como um substituto mais eficiente para motores a vapor estacionários. Desde a década de 1910, eles têm sido usados ​​em submarinos e navios. O uso em locomotivas, ônibus, caminhões, equipamentos pesados, equipamentos agrícolas e usinas de geração de eletricidade seguiu posteriormente. Na década de 1930, eles começaram lentamente a ser usados ​​em alguns automóveis. Desde a década de 1970, o uso de motores a diesel em veículos on-road e off-road maiores nos EUA aumentou. De acordo com Konrad Reif (2012), a média da UE para carros a diesel representa metade dos carros recém-registrados. Os maiores motores a diesel do mundo colocados em serviço são motores marítimos a diesel de 14 cilindros e dois tempos; eles produzem uma potência de pico de quase 100 MW cada.