경유나 등유를 연료로 불꽃점화에 의해 운전하는 피스톤식 내연기관. 현재 사용되고 있는 석유기관은 모두 4사이클 · 단기통(單氣筒)에 연속출력 3~10hp 정도이고, 그 구조는 가솔린기관과 거의 같다.

공랭식과 수냉식이 있다.

석유기관은 가솔린에 비해 기화하기 어려운 경유나 등유를 연료로 사용하는 내연기관이며 대체로 기화기(氣化器)만으로는 기화하기가 어려우므로 열을 가해 기화작용을 완성시키며 일반적으로 그 열원(熱源)으로 배기가스를 이용하고 있다.

따라서 석유기관을 시동시킬 때에는 가솔린을 사용하고, 기관과 기화기가 더워지면 경유나 등유로 바꾼다.

가솔린기관에 비해 노킹(knocking)이 발생하기 쉬운점이 결점이며 석유기관은 주로 발전용 · 공업용 · 농업용 등으로 사용되고 있으나 최근에는 소형 가솔린기관 또는 디젤기관이 개발되었기 때문에 매년 감소되는 추세이다.