Kuten kaikki tietävät, polttomoottori tarvitsee polttoainetta toimiakseen. Polttoaine toimitetaan moottoriin polttoainejärjestelmän avulla. Järjestelmän on oltava itsenäinen ja tehokas, jotta se saa kunnolla virtaa moottoriin ja vie niin vähän tilaa kuin mahdollista sen mekaaniselle toiminnalle. Polttomoottorin polttoainejärjestelmä on kirjaimellisesti moottorin sydän.
Polttoainejärjestelmät liittyvät nykyään yleisimmin auton moottoriin. Kun auton polttoainemittari lähestyy tyhjää, kuljettajan on pysähdyttävä ja saatava kaasua tai dieseliä. Polttoaine pumpataan kaasu-/dieselpumpusta täyttöputkea pitkin auton polttoainesäiliöön. Tämä on polttoaineen säilytysalue ja se aloittaa matkan moottoriin. Polttoainesäiliöön tai sen päälle asennettu lähetin valvoo polttoainesäiliön määrää. Nämä tiedot lähetetään sähköisesti releen ja johdotuksen kautta polttoainemittariin.
Kun moottori käynnistetään, polttoainejärjestelmä saa jännitteen. Polttoaine otetaan polttoainesäiliöstä polttoainepumpun avulla, joka useimmissa myöhäismalleissa on asennettu polttoainesäiliöön, usein lähettimen viereen. Pumppua käytetään yleensä sähköisesti ajoneuvon akusta.
Kun polttoainejärjestelmä syöttää polttoainetta moottoria kohti, polttoaine kulkee yhden, joskus kahden polttoainesuodattimen läpi. Nämä suodattimet voidaan asentaa ennen polttoainepumppua tai sen jälkeen tai joissakin ajoneuvoissa sekä ennen pumppua että sen jälkeen. Polttoainesuodatin on lähinnä kammio, jossa polttoaine kierrätetään orgaanisen verkkokankaan tai paperin ja mahdollisten likahiukkasten kautta. Polttoaineen ruiskutussuuttimen aukot ovat pieniä ja voivat siksi tukkeutua tai tarttua, jos polttoaine ei ole täysin hiukkasetonta.
Polttoainejärjestelmä kuljettaa polttoaineen suodattimesta polttoaineen ruiskutussuuttimiin jaettavaksi moottorin sylinterien imuventtiileihin. Nykyaikaisten autojen polttoainesuuttimet, jotka on rakennettu vuoden 1986 jälkeen, korvaavat kaasuttimet ensisijaisena tapana syöttää polttoainetta moottorin palokammioon. Nykyaikaisissa järjestelmissä polttoainesuuttimet ovat pohjimmiltaan tietokoneohjattuja venttiilejä. Oikein käytettynä tietokoneen komentojen avulla polttoainesuuttimet pystyvät avautumaan ja sulkeutumaan satoja kertoja sekunnissa. Polttoainesuuttimet ruiskuttavat tai ampuvat polttoainetta suoraan moottorin polttokammioon, jossa sytytystulpat sytyttävät polttoaineen ja tämän räjähdyksen aiheuttama energia ajaa kampikammiota ja siten autoa.
Moottorin polttoainejärjestelmän asianmukainen huolto on ratkaisevan tärkeää taloudellisesti ja ekologisesti tehokkaan toiminnan kannalta.