Nesta fase, só ocorre entrada de ar pela válvula de admissão, quando o pistão percorre o cilindro do ponto morto superior (PMS) ao ponto morto inferior (PMI). Aqui, apenas a válvula de admissão está aberta. Quando o motor possui o sistema de turbocompressor, a turbina deste sistema aumenta a quantidade de ar no cilindro, proporcionando maior quantidade de oxigênio disponível e fornecendo melhor queima e potência quando injetado mais combustível.

O pistão percorre do PMI ao PMS com as válvulas fechadas, o ar é comprimido a uma pequena fração de seu volume inicial e é aquecido a aproximadamente 440ºC devido a esta compressão, com a pressão também sofrendo elevação. Quando o pistão quase atinge o PMS, o combustível é injetado na câmara de combustão pelo bico injetor e se queima instantaneamente devido à alta temperatura do ar na câmara. A ignição ocorre depois de curto atraso e a pressão aumenta rapidamente, ocorrendo uma onda de pressão.

Aqui temos um momento que ocorre com o pistão subindo e expulsando os gases queimados pela válvula de descarga. Próximo ao PMS, a válvula de descarga se fecha e a admissão se abre novamente.

Nesta fase, a combustão movimenta o pistão para baixo. O trabalho é realizado pela pressão do gás sobre o pistão. A temperatura e a pressão do gás queimado se reduzem. Quando o pistão se aproxima do PMI, a válvula de descarga se abre. Nesta fase, é que ocorre a conversão da energia química contida no combustível em energia mecânica.