蒸汽机的最大麻烦在于必须有一个笨重的锅炉，能不能发明一种不需要锅炉，把燃料直接引入气缸燃烧的动力机械呢？1824年，法国年轻的工程师萨迪•卡诺（1798——1832）从理论上论证了理想的“卡诺热机”。1862年，法国工种师德罗夏在卡诺研究热力学的基础上，提出了四冲程内燃机工作原理：1、活塞下移、吸进燃气；2、活塞上移，压缩燃气；3、点火，气体迅速燃烧膨胀，活塞下移作功；4、活塞上移，排出废气。四个冲程周而复始，推动机器不停地运转。德罗夏只是天才地提出了四冲程的内燃机理论，而将这一理论变为现实的是德国发明家奥托。1876年，奥托设计制成了第一台四冲程内燃机，它机体积小，重量轻，用煤气少，每分钟可达200转，在1878年的巴黎万国博览会上受到极高的评价。但是，这是一台使用煤气的内燃机，生产煤气还需要庞大的发生炉，而且采集、运输、使用都不方便，危险性大，所以煤气内燃机实用性差，没有得到推广。
1883年，德国工程师戴姆勒制成以汽油为燃料的内燃机，每分钟可达900转。这一发明又带来了一系列的产业革命。
首先是诞生了石油工业。
人们见到和使用石油由来已久，早在公元前10世纪之前，古埃及、古巴比伦和印度等文明古国已经采集天然沥青，用于建筑、防腐、粘合、装饰、制药。在我国，东汉的班固所著的《汉书》中就有关于石油的记载：说在陕西延长附近有“肥”可燃。宋朝的沈括在《梦溪笔谈》中，首次把“肥”这种天然矿物称为“石油”。
然而，世界近代石油工业诞生在美国。石油的最早商业开发是在美国的宾夕法尼亚州泰特斯维尔的石油溪旁开始的，在那里有许多油苗露头。当地的银行家乔治•毕塞尔想用石油来代替鲸鱼油照明，他召集投资人成立了一个石油公司，请耶鲁大学的教授化验石油的成分，教授告诉他，很多液体燃料都很容易从石油中提炼出来，只需通过几个廉价简单的分离，就会生产出价值连城的的产品，公司的前景相当乐观。
乔治•毕塞尔雇佣了一心想成为英雄的埃德温•德雷克。在成名的道路上，德雷克屡屡失败，已经流落到当农场劳工的地位。德雷克这个未名英雄终于被毕赛尔选中了，为了吸引更多的投资者，毕塞尔尊称德雷克为“上校”。这一次，“上校”不辱使命，他搭了一个架子，搬来一台6马力的蒸汽机，用它驱动冲击钻机。采用打井取盐的方法打石油井，为了防止泥土坍塌，他在井壁镶了套管。1859年8月27日，钻机只打到21米深就出石油了，他连忙在油井旁安装了泵，石油就源源不断地流出来了。每天可采30桶石油，年产量1500吨！
消息传出，人们蜂拥而至。成千上万的人都扑向宾州来打井采油。在后来的一年多的时间里，宾州的地面不知被钻了多少个洞，只有75口油井碰到了好运气。那一年，宾尼法尼亚州总共生产了45万桶石油。
石油被称为工业的血液，有了血液，工业就该腾飞起来了。
石油只需经过简单的蒸馏就能分离出各种轻质燃油来（为了多得到更多的轻质燃油，后来采用了裂化技术），剩余的沥青又是做高速路面必不可少的材料。这些条件都为汽车工业的发展准备了条件。
1883年德国著名汽车制造商卡尔•奔驰在德国曼海姆率先成立了奔驰汽车公司，造出了世界上第一辆汽油内燃机的三轮汽车。1886年,德国工程师戴姆勒打造了世界上第一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车，1890年，他在斯图加特成立戴姆勒汽车公司。1926年上述这两家汽车公司正式合并成立戴姆勒-奔驰汽车公司（简称奔驰公司）。经过百年风雨，该公司生产的德国汽车品牌——梅赛德斯-奔驰，至今被认为是世界上最成功的高档汽车品牌之一。
德国发明了汽车，首先把汽车送入寻常百姓家的是美国。19世纪末，美国工业生产在世界上已经名列前茅，它的钢铁工业和石油工业都为汽车工业的发展铺平了道路。
1903年，亨利•福特在美国成立了福特汽车公司，当年生产的是单汽缸引擎汽车,也是该公司第一批大量生产的汽车,大约生产了4000辆。公司本着简单、坚固、廉价的经营理念，在1908年造出了第一辆适用于普通百姓的汽车——T型汽车。当时最高价825美元，后来经过降低成本，价格降到500美元，300美元、最低降到260美元，它是同类汽车的1/4——1/10的价格。美国一个普通工人用一年工资就足以买每一辆T型汽车。因为亨利•福特发明了汽车生产流水线，每一个工人只做一个简单的生产动作，生产效率成倍地增加，规模效益十分明显。第一年，T型车的产量达到10660辆，销售就突破了一万辆。到了1921年，T型车的产量已占世界汽车总产量的56.6%，从1908年10月1日第一辆T型汽车交货，到1927年夏天结束T型汽车生产销售，共售出1500多万辆。
汽油内燃机做动力的汽车发明成功以后不久，出生在美国俄亥俄州的莱特兄弟俩成功地将一个6马力的汽油内燃机装上了他们制造的飞机——飞行者一号。1903年12月17日，在北卡罗莱纳州的霍克海滩上试飞成功。 1904年1～5月，莱特兄弟制造了第二架飞机——飞行者二号。从5月到年底，飞行者二号总共飞行了105次。1905年6月，他们又设计制造了飞行者三号飞机。这架飞机的性能远远超过了前两架。它还可以进行重复起降、倾斜飞行、转弯和圆周飞行、8字飞行。能进行这些有效的机动飞行表明，飞行者三号已具备了实用性，因此它被看作是历史上第一架实用动力飞机。莱特兄弟发明的飞机预示着，又诞生了一个新的工业部门－－航空工业。