Альтернативой 4-тактному двигателю является 2-тактный двигатель. В 2-тактном двигателе точно расположенные в стенках цилиндра продувочные окна и поршень, имеющий определенную форму, дают возможность, при возвратно-поступательном движении его, подавать свежий заряд топливной смеси, при одновременном вытеснении из цилиндра отработавших газов. Таким образом, каждое движение поршня вниз является одновременно как рабочим ходом, так и впуском, причем впуск начинается, как только приоткроется впускное окно, а каждый ход поршня вверх — это выпуск и одновременно сжатие, причем наибольшее сжатие начинается, когда закрываются оба продувочных окна. Так как для работы не требуется никаких механических клапанов, 2-тактный двигатель может быть сделан простым и компактным. Кроме того, поскольку каждый ход поршня вниз является рабочим ходом, по сравнению с 4-тактным такой же мощности, 2-тактный двигатель может иметь меньшие размеры и вес.


По этим причинам двухтактный двигатель использовался в миллионах мотоциклов (а также в подвесных лодочных моторах, газонокосилках и других устройствах) и, кроме того, во многих автомобилях, наиболее известными из которых являются Saab 96, выпускавшийся в 1960-х годах, а также Wartburg и Trabant, производившиеся в Восточной Германии. Две значительных проблемы двухтактных двигателей заключаются в том, что двигатели имеют повышенный расход топлива и выбросы в атмосферу не удовлетворяют принятым в последнее время в Европе и Америке нормам. Кроме того, поршневые кольца за срок службы двигателя миллионы раз пересекают продувочные окна, поэтому большинство инженеров имеют сомнения по поводу износостойкости и долговечности таких двигателей. Повышенное потребление топлива и проблемы выброса отработавших газов возникают, главным образом, потому, что невозможно предотвратить некоторое смешивание поступающей топлив-но-воздушной смеси и отработавших газов, некоторое количество несгоревшего топлива неизбежно удаляется вместе с выхлопом, в то время как некоторое количество выхлопных газов всегда задерживается в цилиндре. Поэтому все производимые сегодня автомобильные двигатели имеют 4-тактный цикл.