Polttokammio on moottorin alue, jossa polttoainetta poltetaan. Polttomoottorissa polttoaine poltetaan tilassa suoraan männän päällä. Polttomoottoreita käytetään laajalti pienissä, liikkuvissa ajoneuvoissa. Polttomoottorissa polttoaine poltetaan tilaan, joka on fyysisesti erotettu sylinterien seinistä. Ulkopolttomoottoreita käytettiin laajalti 19 -luvulla suurten höyrylaivojen ja junien voimanlähteenä.
Polttomoottorin palotilaa rajoittaa osittain männän pinta. Kun polttoainetta sytytetään tässä polttokammiossa, kuumia kaasuja voi suoraan vaikuttaa mäntään ja painaa sitä alas. Koska kaasun paine on korkea, se laajenee nopeasti ja seuraa mäntää ja jatkaa sen painamista. Kun kaasunpaine on jälleen alhainen, kaasu on työntänyt männän ala -asentoonsa. Mäntiin liitetty kampiakseli kääntyy, kun männät värähtelevät.
Yksi polttomoottorin laaja sovellus on voima liikkuville ajoneuvoille, kuten autoille, veneille ja potkurilentokoneille. Polttokammion lämpö muodostuu itse moottorin sisälle, joten se voi nopeasti vaikuttaa moottorin mäntiin. Tämän suhteellisen tehokkuuden ansiosta polttomoottorit voivat olla pienempiä ja kevyempiä kuin polttomoottorit. Tästä syystä polttomoottoreita käytetään laajalti mobiilisovelluksissa, joilla on suhteellisen pieni virrankulutus.
Toisaalta höyrykone on polttomoottori. Tämä tarkoittaa, että polttokammio sijaitsee sylinterien ulkopuolella. Polttomoottorit vaativat lämmönsiirtoa moottorin kiinteiden seinien läpi. Lämmönsiirtoa kiinteän kiinteän esineen läpi kutsutaan johtamiseksi. Johtaminen voi olla hidasta, kun lämpötilaerot ovat pieniä, joten höyrykoneet käyttävät tyypillisesti suuria palokammioita, jotka tuottavat paljon lämpöä.
Höyrykoneessa hiiltä poltetaan palotilassa tunnetussa polttokammiossa lämmön tuottamiseksi. Lämpö virtaa toisen vesisäiliön seinien läpi, joka tunnetaan nimellä kattila. Kun vesi kiehuu, korkeapainehöyry johdetaan väliaikaisesti yhteen tai useampaan sylinteriin vaikuttamaan mäntään. Männän lineaarinen liike muutetaan kampiakselin pyöreäksi liikkeeksi moottorin käyttämiseksi.
Sekä polttomoottorit että sisäpolttomoottorit ovat edestakaismoottorin muotoja. Nämä moottorit muuttavat kemiallisen energian lopulta mekaaniseksi työksi, ja lämpö on energian välimuoto. Jopa ihanteellisissa olosuhteissa ne eivät voi muuttaa 100% varastoitua kemiallista energiaa mekaaniseksi työksi, koska osa lämmöstä poistuu järjestelmästä.