发动机效率是评定发动机性能的指标之一，它分为热效率、推进效率和总效率。 发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量之比称为热效率（有效效率），用以评定发动机作为热机的经济性。
活塞式航空发动机的有效功率为轴功率；喷气发动机有效功率等于单位时间流过发动机内部的气流的动能增量。涡轮喷气发动机的热效率一般为24%～30%。 推进功率的热当量与单位时间所耗燃料的含热量之比为总效率，它等于热效率与推进效率的乘积，用以评定整个推进系统（包括发动机和推进器）的经济性。
柴油机的效率为34%-45%。柴油的热效率比汽油高，柴油的热值更高，所以燃烧同样质量体积释放的能量更多，做功冲程做的功也会更多。
柴油机的压缩比会高于汽油机，而内燃机的压缩比更高，其工作效率也会更高。柴油机之所以压缩比高于汽油机，是因为柴油机在压缩时只有空气体被压缩，即使压缩比很高，也不会出现过早爆燃的情况。而且柴油机是依靠压缩空气体的温度来瞬间点燃喷射的燃油，所以柴油机需要将空气体压缩到柴油自燃温度以上。
柴油发动机需要更多的压缩来提高温度。压缩比直接关系到发动机的效率和扭矩，所以压缩比高的柴油机可以输出更大的扭矩。
柴油机的特点是稀燃，柴油机的空燃烧比可以达到18:1-70:1之间。通过稀薄燃烧，更多的空气体可以用来膨胀做有效功，所以发动机的效率会更高。要达到这样的效果，需要涡轮增压器的帮助，利用涡轮压入更多空的气体进行高效燃烧。
