ساهم العديد من العلماء والمهندسين في تطوير محركات الاحتراق الداخلي. ففي أعقاب ابتكار أول محرك بخاري تجاري — وهو نوع من محركات الاحتراق الخارجي — على يد توماس سافري عام 1698، بُذلت خلال القرن الثامن عشر محاولات متعددة لتطوير محركات احتراق داخلي تؤدي وظائف مماثلة.
وفي عام 1791، نال المخترع الإنجليزي جون باربر براءة اختراع لتوربين غازي، بينما نال توماس ميد عام 1794 براءة اختراع لمحرك غازي. وفي العام نفسه، حصل روبرت ستريت على براءة اختراع لمحرك احتراق داخلي، يُعد أيضاً أول محرك يستخدم الوقود السائل (البترول)، وقد بنى نموذجاً عملياً له في الفترة ذاتها تقريباً. وفي عام 1798، صمم جون ستيفنز أول محرك احتراق داخلي أمريكي.
وفي عام 1807، نجح المهندسان الفرنسيان نيسيفور نيبس وكلود نيبس في تشغيل نموذج أولي لمحرك احتراق داخلي يعتمد على انفجارات غبار متحكَّم بها، عُرف باسم بيريولوفور، وقد استُخدم لتشغيل قارب أبحر في أحد الأنهار الفرنسية. وفي العام نفسه، بنى المهندس السويسري فرانسوا إسحاق دي ريفاز محرك احتراق داخلي يعمل بالهيدروجين والأكسجين، وحصل على براءة اختراع. وبعد تركيبه على عربة بدائية ذات أربع عجلات، قادها دي ريفاز لمسافة 100 متر عام 1813، ليُسجل بذلك أول استخدام معروف لمركبة شبيهة بالسيارة تعمل بمحرك احتراق داخلي.
وفي عام 1823، حصل صمويل براون على براءة اختراع لأول محرك احتراق داخلي طُبق صناعياً في الولايات المتحدة. كما استعرض براون قارباً يعمل بمحركه في نهر التايمز عام 1827، ثم عربة تعمل بالمحرك عام 1828.
واخترع الأب أوجينيو بارسانتي، وهو مهندس إيطالي، بالتعاون مع فيليتشي ماتوتشي من فلورنسا، أول محرك احتراق داخلي حقيقي عام 1853. ومُنحت براءة اختراعهما في لندن بتاريخ 12 يونيو 1854، ونُشرت في صحيفة مورنينغ جورنال اللندنية تحت عنوان: «مواصفات يوجين بارسانتي وفيليكس ماتوتشي للحصول على قوة دافعة عن طريق تفجير الغازات».
وفي عام 1860، أنتج البلجيكي جان جوزيف إتيان لينوار محرك احتراق داخلي يعمل بالغاز، بينما حصل نيكولاوس أوتو عام 1864 على براءة اختراع لأول محرك غازي ناجح تجارياً.
واخترع جورج برايتون أول محرك احتراق داخلي تجاري يعمل بالوقود السائل عام 1872. وفي عام 1876، حصل نيكولاوس أوتو، بالتعاون مع غوتليب دايملر وفيلهلم مايباخ، على براءة اختراع لمحرك الشحنة المضغوطة ذي الدورة رباعية الأشواط. وفي عام 1879، حصل كارل بنز على براءة اختراع لمحرك غازي موثوق ثنائي الأشواط. أما رودولف ديزل، فقد طوّر عام 1892 أول محرك شحنة مضغوطة يعمل بالاشتعال بالضغط. وفي عام 1954، حصل المهندس الألماني فيليكس فانكل على براءة اختراع لمحرك دوّار من دون مكابس يعتمد تصميماً لامركزياً.
وفي مجال الدفع الصاروخي، أُطلق أول صاروخ يعمل بالوقود السائل عام 1926 على يد روبرت غودارد. وأصبحت الطائرة هاينكل He 178 أول طائرة نفاثة في العالم عام 1939، ثم ظهر أول محرك نفاث تضاغطي عام 1949، تلاه أول محرك نفاث تضاغطي فوق صوتي عام 2004.