四冲程汽油机的工作循环由四个活塞冲程组成，即进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
1.吸气冲程。当进气门打开，排气门关闭时，活塞从上止点运动到下止点，活塞上方的气缸容积增大，产生真空度，气缸内压力下降到进气压力以下。在真空吸气的作用下，化油器或汽油喷射装置雾化的汽油与空气体混合形成可燃混合气，由进气口和进气门吸入。进气过程持续进行，直到活塞经过下止点，进气门关闭。然后向上的活塞开始压缩气体。2.压缩冲程。所有的进气门和排气门都关闭，气缸内的可燃混合气被压缩，混合气的温度和压力升高。在活塞上止点前，可燃混合气压力升至0.6~1.2MPa左右，温度可达330℃~430℃。3.动力冲程。当压缩冲程接近上止点时，安装在气缸盖上方的火花塞发出电火花，点燃压缩的可燃混合物。可燃混合气燃烧后放出大量热量，缸内气体压力和温度迅速上升，最高燃烧压力3~6MPa，最高燃烧温度2200℃~2500℃。高压气体推动活塞快速运动到下止点，通过曲柄连杆机构对外做功。在工作冲程开始时，进气门和排气门关闭。
4.排气冲程。在做功冲程结束时，排气阀打开。由于此时气缸中的压力高于大气压力，高温废气迅速从气缸中排出。这个阶段属于自由排气阶段，高温废气以局部音速通过排气阀排出。随着排气过程的进行，进入强制排气阶段，活塞运动超过下止点到达上止点，强制排出气缸内的废气。当活塞到达上止点附近时，排气过程结束。排气结束时，缸内气体压力略高于大气压，约为0.105~0.115MPa，排气温度约为600~900℃。由于燃烧室占据一定的容积，在排气结束时不可能将废气完全排出，剩下的部分称为残余废气。