二冲程和四冲程发动机在工作原理、性能、结构、油耗和排气等方面存在着显著的区别。

工作原理方面，二冲程发动机在曲柄旋转一周（360°）内，完成2个冲程，即“进气—压缩—做功—排气”工作循环，而四冲程发动机需要旋转两周（720°），完成4个冲程。具体来说，二冲程发动机的第1冲程是活塞上行，气孔关闭，气缸内混合气被压缩，进气孔露出时可燃混合气流入曲轴箱；第2冲程是活塞下行，混合气体压缩到上止点附近时火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功，活塞接近下止点时排气孔开启，废气冲出，随后换气孔开启，可燃混合气冲入气缸，进行换气过程。而四冲程发动机的进气冲程是活塞从上向下移动，进气门开启，排气门关闭，混合气体被压缩；压缩冲程是进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下向上移动，混合气体被压缩；作功冲程是活塞接近上止点时，火花塞发出电火花点燃被压缩的可燃混合气，混合气燃烧放出大量热能推动活塞从上向下运动，对外做功；排气冲程是排气门开启，活塞向上移动，将废气排到大气中，活塞到上止点附近时该冲程结束。

在性能方面，二冲程发动机的曲轴转速相同条件下，单位时间下作功次数是四冲程发动机的2倍，理论上功率为2倍，但实际上只能达到1.5~1.7倍。二冲程发动机的升功率更高，动力性较四冲程发动机更好。

结构方面，四冲程发动机的配气机构较为复杂，包括凸轮轴、气门、气门挺杆等；而二冲程发动机没有配气机构，进排气通过曲轴运转、活塞上下运动开关气缸壁上的进排气口实现。冷却系统方面，四冲程发动机一般采用水冷方式，由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成，而二冲程发动机采用风冷的方式，依靠自然风冷却或风扇冷却。点火系统方面，四冲程发动机采用电控点火、单缸独立点火的控制方式，而二冲程发动机则更多地采用磁电机控制点火。润滑系统方面，四冲程发动机在油底壳中存储发动机机油，利用机油泵将机油打向需要润滑的部件，同时尽可能防止机油窜入燃烧室参与燃烧；而二冲程发动机依靠吸入气缸的混合气中含有的小部分机油来实现活塞、气缸内壁和曲轴的润滑，机油必然进入燃烧室参与燃烧。

在油耗和排气方面，二冲程发动机因换气质量较差，燃料燃烧效率不高，整车的油耗较高，排气噪音大，尾气排放污染较大。而四冲程发动机则具有更好的燃烧效率，油耗相对较低，排放污染较小。

其他方面，二冲程发动机相对于四冲程发动机来说，重量较轻，结构简单，制造成本更低，故障率更低，维修比较方便。但是，二冲程发动机的运动部件润滑效果较差，零部件工作环境较恶劣，耗损快，使用寿命短。