一如其名，直列引擎的汽缸均排成一直线。
引擎的所有汽缸均排列在同一平面上，形成一直列的情形，称为直列引擎。以直列四汽缸引擎为例，常见的标示方式有二种，一是取与排列外型相似的I做标示，就标示为「I4」。另外一种则是以英文Line做开头，而标示为「Line 4」或「L6」以代表直列4汽缸或是直列6汽缸引擎之意。
汽缸数增加，采用V型汽缸配置的引擎可以有效减少引擎体积，增加车室空间。
引擎的汽缸分别排列在二个平面上，此二个平面相互产生一个夹角。汽缸呈V型排列的引擎会因汽缸数量的不同，而有60、90、120度三种常见的角度。夹角为180度的引擎则另外称为「水平对置式引擎」。