一般5缸以下的发动机气缸都是直列式排列,少数6缸发动机也有直列式。过去也有直列8缸发动机。直列发动机具有缸体、缸盖和曲轴结构简单、制造成本低、低速扭矩特性好、油耗低、体积小、应用广等优点,但其缺点是功率低。一般1升以下的汽油机通常采用3缸直列1-2.5升汽油机,4缸直列,部分4轮驱动车型采用6缸直列。因为宽度小,增压器等设施可以布置在它们旁边。直列6缸动平衡好,震动比较小,所以在一些中高档车上也有使用。
6~12缸发动机一般呈V字形排列,其中V10发动机主要安装在赛车上。V型发动机的长度和高度都很小,所以布置起来非常方便。除此之外,一般认为V型发动机是比较先进的发动机,也成为了汽车阶级的标志之一。V8发动机结构非常复杂,制造成本高,所以很少使用,而V12发动机又大又重,只有少数高级轿车使用。大众最近开发了W型发动机,包括W8、W12、W16,也就是气缸交错角排列成四排,比较紧凑。