Variklis yra automobilio energijos šaltinis. Dauguma automobilių variklių yra šiluminės galios įtaisai, vadinami šiluminiais varikliais. Termodinaminis variklis turi paversti deginant kurą susidarančią šilumos energiją į mechaninę energiją keičiant darbinės medžiagos būseną.
1876 m. Vokietis Nicolaus A. Otto iš atmosferos slėgio variklio išrado stūmoklinį stūmoklinį keturių taktų benzininį variklį. Dėl keturių įsiurbimo, suspaudimo, darbo ir išmetimo smūgių variklio šiluminis efektyvumas padidėja nuo 11% iki 14% atmosferos slėgio variklio, o variklio kokybė sumažėja 70%.
1892 m. Vokiečių inžinierius Rudolfas Dieselis išrado kompresinio uždegimo variklį (ty dyzelinį variklį), kuris buvo antrasis didelis lūžis vidaus degimo variklių istorijoje. Dėl to, kad buvo naudojamas didelis suspaudimo laipsnis ir išplėtimo santykis, tuo metu kitų variklių šiluminis efektyvumas padidėjo vieną kartą.
1926 m. Šveicaras A. Buchi pateikė išmetimo turbokompresoriaus teoriją, pagal kurią variklio išmetamoji energija naudojama kompresoriui valdyti ir varikliui slėgti. Po šeštojo dešimtmečio automobilių vidaus degimo varikliuose buvo pamažu pradėta taikyti išmetamųjų dujų turbokompresoriaus technologija, kuri žymiai pagerino variklio veikimą ir tapo trečiuoju dideliu lūžiu vidaus degimo variklių vystymosi istorijoje.
