Memahami perbedaan antara mesin diesel dan bensin dimulai dengan memahami proses pembakaran yang digunakan kedua mesin tersebut. Keduanya adalah mesin pembakaran internal yang menggunakan piston untuk menghasilkan energi mekanik. Namun, apa yang terjadi di dalam untuk menggerakkan piston tersebut adalah kunci dari perbedaan operasi dan efisiensi antara mesin diesel dan bensin.
Pada mesin bensin, bahan bakar dicampur dengan udara, kemudian dikompresi oleh piston, di mana kemudian dinyalakan dengan bunga api dari busi. Bahan bakar yang terbakar melepaskan energi yang digunakan untuk mendorong piston ke bawah, yang memutar poros engkol mesin.
Mesin diesel menggunakan proses yang sedikit berbeda untuk menghasilkan energi mekanik. Saat piston naik di dalam silinder, udara di dalam silinder dikompresi. Saat tekanan meningkat, suhu udara di dalam silinder naik secara dramatis. Pembakaran terjadi ketika, di dekat bagian atas langkah kompresi, bahan bakar diesel disemprotkan melalui nosel injektor ke muatan udara panas di dalam silinder. Bahan bakar langsung dinyalakan oleh udara panas dan gas pembakaran memaksa piston kembali ke silinder, menyebabkan poros engkol mesin berputar. Tidak diperlukan percikan api karena bahan bakar diesel terbakar secara otomatis di udara superpanas silinder di bawah kompresi. Kurangnya percikan api merupakan perbedaan utama antara mesin diesel dan mesin bensin.
Bagi mereka yang tertarik dengan jarak tempuh bahan bakar, mungkin ada perbedaan besar antara mesin diesel dan mesin bensin. Ketika mencoba membuat keputusan antara mesin diesel dan bensin, pembeli harus mempertimbangkan efisiensi bahan bakar yang dapat direalisasikan, tetapi ada faktor lain yang juga harus diperhatikan. Mesin diesel menggunakan bahan bakar yang tidak sebersih bensin. Oleh karena itu, perlu dilakukan perawatan lebih pada mesin. Namun, jika dirawat, mesin diesel umumnya bertahan lebih lama, sebagian karena bahan bakar diesel tidak korosif seperti bensin. Tidak jarang mesin diesel bertahan dari 200,000 hingga 500,000 mil (322,000 hingga 800,000 km) di kendaraan non-komersial. Kendaraan komersial, berkali-kali, mendapatkan setidaknya 500,000 mil (800,000 km), tetapi juga umum untuk mesin diesel untuk tetap bekerja dengan baik di luar titik itu. Daya tahan ini bisa menjadi faktor besar saat memilih di antara mesin ini.