Động cơ piston hàng không là máy nhiệt dựa vào chuyển động qua lại của piston trong xi lanh để hoàn thành chu trình nhiệt động lực học của môi trường làm việc khí, chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu thành năng lượng cơ học. Về cơ bản, chúng có cấu trúc và nguyên lý hoạt động giống như động cơ piston được sử dụng trong ô tô nói chung. Theo hành trình di chuyển, có thể chia thành động cơ bốn kỳ và động cơ hai kỳ; theo phương pháp làm mát của đầu xi lanh có thể chia thành làm mát bằng chất lỏng (nước) và làm mát bằng khí (không khí); Theo các phương pháp sắp xếp xi lanh khác nhau, nó có thể được chia thành thẳng hàng, song song, hình chữ V, hình chữ X và hình sao. Thông thường, loại V và loại thẳng hàng chủ yếu được làm mát bằng chất lỏng, còn loại hình sao đều được làm mát bằng không khí.
Các yếu tố chiến tranh đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của động cơ hàng không và mở ra "thời kỳ hoàng kim" của sự phát triển động cơ piston vào khoảng Thế chiến thứ II. Để tăng tốc độ của máy bay, trước tiên cần phải tăng công suất đầu ra của động cơ. Cách đơn giản và trực tiếp nhất để tăng công suất động cơ là tăng số lượng xi-lanh, do đó tăng dung tích động cơ. Động cơ của "Flyer 1" chỉ có bốn xi-lanh, nhưng sau đó được phát triển thành nhiều hơn, thậm chí lên tới 28 xi-lanh (động cơ piston làm mát bằng chất lỏng "Hornet" của Hoa Kỳ), được trang bị trên máy bay ném bom tầm xa B-29 "Super Fortress" của Hoa Kỳ. Ngoài việc tăng số lượng xi-lanh động cơ, có thể thực hiện các biện pháp sau để tăng công suất động cơ:
Bước đầu tiên là bắt đầu từ nhiên liệu, cải thiện hiệu suất chống kích nổ của xăng trong quá trình đốt cháy (tức là chỉ số octan), do đó làm tăng tỷ số nén của hỗn hợp dầu-khí trong xi lanh trước khi đốt cháy và cải thiện hiệu suất nhiệt và công suất đầu ra. Phương pháp này vẫn được sử dụng rộng rãi trong động cơ piston ô tô. Thứ hai, công nghệ đốt tăng lực được sử dụng để phun hỗn hợp nước và methanol vào xi-lanh, giúp tăng đáng kể công suất động cơ trong thời gian ngắn. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong động cơ phản lực chiến đấu vào thời điểm đó. Một biện pháp quan trọng khác là sử dụng bộ tăng áp, đưa khí thải có nhiệt độ và áp suất cao của động cơ piston lên tới 600-700℃ vào tua-bin. Tuabin dẫn động máy nén để tạo áp suất cho luồng khí đầu vào, sau đó đưa không khí nén vào xi lanh để đốt cháy. Trong Thế chiến II, trên Tuyến đường Hump nổi tiếng do Trung Quốc và Hoa Kỳ cùng khai mở, nhờ có bộ tăng áp của động cơ mà máy bay có thể bay qua dãy Himalaya, được mệnh danh là nóc nhà của thế giới. Công nghệ tăng áp vẫn được sử dụng rộng rãi trong động cơ diesel của các loại xe tải lớn hiện nay.
Tuy nhiên, khi tốc độ bay tiếp tục tăng, công suất động cơ cũng tăng thêm, trọng lượng của động cơ piston cũng tăng nhanh, không còn đáp ứng được yêu cầu bay tốc độ cao. Mặt khác, hiệu suất của cánh quạt sẽ giảm mạnh sau khi tốc độ bay vượt quá 700 km/giờ. Cả hai khía cạnh đều hạn chế việc tăng tốc độ bay. Do đó, máy bay sử dụng động cơ piston kết hợp với cánh quạt không thể đạt hoặc vượt quá tốc độ âm thanh. Để tăng tốc độ bay, cần phải phát triển động cơ máy bay mới có công suất lớn hơn và trọng lượng nhẹ hơn - động cơ phản lực và động cơ tua bin khí.
