它是内燃机的气缸排列形式的一种,主要常见于排量在2.0升以内的四缸内燃机内。直列四缸的四个气缸都是直线排列的,别称是同轴四缸。最小的直列四缸发动机是在1961年出现。
大部分的排量小于2 升的直列四缸发动机靠自身装备的阻尼效应来减少振动,部分车型会添加平衡轴来增强减震效果。使用这种结构的著名发动机包含了福特T型发动机、A系发动机、本田ED型发动机、以及现代Alpha发动机等。这种结构的发动机也常常运用在赛车上,作为赛车用发动机深具影响力。最有名的赛车直列四缸发动机是由Aurelio Lampredi设计的法拉利发动机。