曲柄連桿機構是發動機的主要運動機構。其功能是將活塞的往返運動轉變為曲軸的旋轉運動，同時將作用于活塞上的力轉變為曲軸對外輸出的轉矩，以驅動汽車車輪轉動。曲柄連桿機構由活塞連桿組、曲軸飛輪組的零件組成。

1. 活塞連桿組

活塞的主要功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉。此外活塞頂部與汽缸蓋、汽缸壁共同組成燃燒室。

活塞環分氣環和油環兩種。氣環的主要功用是密封和傳熱。油環的主要功用是刮除飛濺到汽缸壁上多余的機油，并在汽缸壁上涂布一層均勻的油膜。

連桿組包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等零件。習慣上常常把連桿體、連桿蓋和連桿螺栓合起來稱作連桿，有時也稱連桿體為連桿。

連桿組的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動。

2. 曲軸飛輪組

曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉變為轉矩，用以驅動汽車的傳動系統和發動機的配氣機構以及其他輔助裝置。

曲軸基本上由若干個單元曲拐構成。一個曲柄銷，左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構成一個單元曲拐。單缸發動機的曲軸只有一個曲拐，多缸直列式發動機曲軸的曲拐數與汽缸數相同，V型發動機曲軸的曲拐數等于汽缸數的一半。將若干個單元曲拐按照一定的相位連接起來再加上曲軸前、后端便構成一根曲軸。

多缸發動機具有兩個平衡軸用以補償慣性力。這兩個軸安裝在曲軸箱中。上平衡軸由曲軸通過齒形帶驅動。上平衡軸末端的一個齒輪驅動下平衡軸。平衡軸固定在曲軸箱離合器側的兩個定位孔中。

3. 發動機工作順序與曲軸曲拐布置

四沖程直列四缸發動機發火間隔角為720°/4=180°。四個曲拐在同一平面內。發動機工作順序為1-3-4-2或1-2-4-3。

V型6缸發動機，面對發動機冷卻風扇，右側氣缸用R表示，從前向后氣缸號依次為R1、R2、R3；左側氣缸用L表示，從前至后氣缸號依次為L1、L2、L3。V型6缸發動機的發火間隔角仍然為120度，三個曲拐互成120°，工作順序為R1-L3-R3-L2-R2-L1。

V型8缸發動機發火間隔角為720°/8=90°。4個曲拐互成90°。工作順序基本上有兩種：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1。

W型發動機糅合了兩個VR型氣缸組,單個氣缸內氣缸之間的夾角為15°,兩個VR型氣缸之間的夾角為72°。每側的一個連桿與另一側位置對應的連桿安裝于同一個曲軸軸頸上，其工作順序為：L1-R6-L5-R2-L3-R4-L6-R1-L2-R5-L4-R3 。