活塞式航空发动机经过焚烧气体作用在活塞(与旋转的曲轴相连)上的压力发生动力。在一个典型的奥托循环(以该循环的发现和证明人命名)里，曲轴每转一圈火花塞就会点着。
往复活塞式四冲程汽油机是德国人奥托在大气压力式发动机基础上，于1876年创造并投入到正常的运用中的。
四冲程航空活塞发动机是由4个活塞行程组成，即进气行程、紧缩行程、做功行程和排气行程。
现在干流的四冲程航空活塞发动机，比方LIMBACH-L2400DX等，遍及具有涡轮增压功用，因而具有较高的可靠性和杰出的高空功能。L2400 DX型发动机是水平对置四汽缸、四冲程、汽缸头液冷、燃油电喷供油、双焚烧体系、主动高度补偿、涡轮增压、排量约2400毫升的活塞发动机。该型发动机压比为8:1，起飞功率为118kw，最大转速为3000rpm，冷却液温度限制为110℃，滑油温度限制为120℃，干重为86kg。
与二冲程航空活塞发动机相比之下，四冲程航空活塞发动机分为进气行程、紧缩行程、作功行程和排气行程，燃油经济性比二冲程要好，功率也能够比二冲程航空活塞发动机功率更高。
特别是得益于轿车工业技能的开展，小型高转速的废气涡轮增压器很多出现，涡轮增压技能(和机械增压技能)也已经在四冲程航空活塞发动机得到运用，单级增压技能已比较老练。
涡轮增压技能的运用，提高了发动机的输出功率，完成了高海拔发动机的功率康复，从而使无人机的飞翔速度和有用升限得以明显提高。
研讨标明，带一级增压的活塞发动机在5000米空中能坚持其上限功率继续作业，但超越8000米以上的高空运转仍缺乏以满意进气需求量，形成动力输出缺乏乃至引发熄火。而二级增压则能够将这一高度提高到11000米(NASA研讨的三级增压，还能够将航空活塞发动机的飞翔高度提高到24000米)。
据了解，未来十年，活塞发动机累计需求总量将超3.3万台，占60%以上通用飞机及无人机动力商场，总价值约30亿美元，而低空空域的敞开也将进一步影响通用飞机及无人机对涡轴、活塞等发动机的需求量。