ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์เบนซินอยู่ที่จังหวะจุดระเบิดและรายละเอียดปลีกย่อยต่างๆ ดังนี้
- เครื่องยนต์เบนซินจะจุดระเบิดด้วยหัวเทียน ในอากาศที่ผสมฝอยน้ำมันอัดไว้แล้วจนเกิดการลุกไหม้เป็นจังหวะจุดระเบิด
- เครื่องยนต์ดีเซลจะจุดระเบิดด้วยการฉีดเชื้อเพลิงที่เป็นฝอยเข้าไปในอากาศที่ถูกอัดจนร้อนเป็นไฟ จนเกิดการลุกไหม้เป็นจังหวะจุดระเบิด
นอกจากนี้ เครื่องยนต์เบนซินยังใช้กำลังอัดในการเผาไหม้ต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซล ทำให้เครื่องยนต์เบนซินทำงานเงียบกว่า ส่วนเครื่องยนต์ดีเซลจะเกิดเสียงดังและมีการสั่นสะเทือนสูงกว่า
- เครื่องยนต์ดีเซลมีประสิทธิภาพทางความร้อนสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซิน จึงทำให้เครื่องยนต์ดีเซลจะมีน้ำหนักตัวมากกว่า เพราะเครื่องยนต์ต้องทนทานต่อแรงอัดและความร้อนสูง
- เครื่องยนต์เบนซินจำเป็นต้องดูแลรักษาระบบไฟที่ช่วยในการจุดระเบิด ซึ่งเครื่องยนต์ดีเซลไม่จำเป็นต้องทำแบบนั้น
- แรงบิดของเครื่องยนต์ดีเซลจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงที่ย่านความเร็วต่างๆ จึงเหมาะสมกับยานยนต์ขนาดใหญ่