Mesin radial memiliki tepi silinder yang diatur dalam lingkaran di sekitar poros engkol. Mesin radial khas memiliki tiga hingga sembilan silinder dan berpendingin udara. Jenis mesin ini digunakan terutama di pesawat terbang karena bobotnya yang ringan dan potensi tenaga kuda yang luar biasa. Engine radial yang belok relatif lambat memungkinkan engine untuk menggerakkan baling-baling tanpa menggunakan attachment reduksi gigi, sehingga sangat cocok untuk pesawat terbang.
Tidak seperti mesin putar yang biasanya beroperasi dengan membuat silinder berputar di sekitar poros engkol, mesin radial beroperasi dengan memutar poros engkol di dalam blok mesin. Tidak seperti mesin mobil yang menggunakan poros engkol panjang untuk blok mesin lurus panjang, mesin radial menggunakan poros engkol pendek di dalam desain mesin melingkar atau bulat. Juga, semua batang penghubung piston menempel pada poros engkol pada satu lemparan atau jurnal. Satu batang piston melekat pada poros engkol secara permanen dan dikenal sebagai batang master. Batang piston lainnya mengambang bebas dan berputar di sekitar poros engkol pada bantalan yang dipasang pada pin pada batang utama.
Desain mesin radial digunakan dalam pembom Perang Dunia II secara eksklusif dan dapat ditemukan di pesawat B-17 dan B-25 Amerika Serikat. Banyak negara Eropa juga mengoperasikan pesawat yang dilengkapi dengan mesin radial dengan sukses besar. Sementara mesin desain radial menghasilkan tenaga kuda dalam jumlah besar, pembom B-17 menggunakan empat versi radial supercharged, masing-masing mampu menghasilkan 1,200 tenaga kuda dari 1,800 inci kubiknya (sekitar 29.5 liter). Pesawat tempur pada masa itu beroperasi terutama pada mesin berpendingin cairan segaris karena kemampuan untuk memasang mesin di dalam panel bodi, yang membuat pesawat lebih aerodinamis.
Saat menikmati kesuksesan besar dalam Perang Dunia kedua, mesin radial telah digantikan oleh desain berpendingin cairan di hampir semua pesawat pada saat Perang Korea. Kemajuan dalam desain mesin serta komponen mesin menghasilkan bobot yang lebih ringan, pembangkit listrik berpendingin cairan yang lebih andal. Radial telah melihat kemuliaan berlalu begitu saja, dan evolusi membuatnya menjadi desain yang usang hanya dalam beberapa tahun. Namun, pengaruh desain radial dapat ditemukan pada mesin sepeda motor Harley-Davidson V-twin modern. Dengan dua batang piston yang menempel pada poros engkol pada jurnal batang tunggal, mesin berpendingin udara Harley-Davidson beroperasi dengan banyak desain utama yang sama dengan mesin radial.