在摩托車行進過程中，行進風直接吹拂汽缸、汽缸蓋等，從而達到冷卻效果。在摩托車長久的發展過程中，風冷發動機技術已經發展成熟，可設計出能發揮最佳冷卻效果的形狀。風冷發動機的汽缸、汽缸蓋都設有散熱片。散熱片加大了汽缸的表面積，增加了與風的接觸面，可產生良好的冷卻效果。對散熱片的冷卻，只要不平行地承受行進風，冷卻效果不會有任何的差異，所以，散熱片大多與汽缸呈直角設置；散熱片的形狀取決于摩托車的整車造型、格調，特別是在可確保冷卻效果的范圍內，散熱片的形狀是一個重要的因素。昔日的發動機汽缸以鋼制為主，但現在，除了實用車以外，都改為鋁制汽缸。這是因為鋁材具有導熱性好和質量輕的優點。風冷發動機因沒有冷卻液循環機構，因而結構簡單、尺寸小、重量輕、成本低。同時，發動機外側不需要整流罩，外觀給人一種威武有力的感覺，具有獨特的魅力。由于以上原因，風冷發動機得以長期占據摩托車發動機的主導地位。
二、水冷發動機
隨著發動機發熱量越來越大，在排量和汽缸數相同的條件下，風冷發動機的散熱面積不增加。特別是二沖程發動機，其各部位的溫度分布極不均勻，所以風冷發動機很難適應。另外，在二沖程發動機上，活塞環在通過氣口時會產生振動和噪聲，由于環保對噪聲控制的日漸嚴格，一定排量以上的發動機必須采用水冷。因為水套能有效隔絕噪聲的外泄，風扇也不會產生共振，恰好能解決二沖程發動機的這個難點。對四沖程發動機來說，為充分發揮其動力性，風冷式存在的很多難以逾越的障礙，水冷式都簡單地解決，比如四沖程風冷發動機機油溫最高可達到160℃，而水冷發動機機油溫要低30-40℃左右。機油的主要目的在于執行曲軸等零部件的潤滑，所以，機油溫度的控制十分重要。水冷發動機的散熱器是加水冷卻，但實際上，不是加水，而是加入黃綠色的冷卻液，其主要成分是水，在嚴寒地區，加入成分為乙二醇的防凍液。冷卻液另外還有防止散熱器、發動機水管回路生銹的作用，其綠色是代表兼具這兩種功能的有毒物質的顏色。
三、油冷發動機
對賽車而言，最重要的就是優越的機動性和最大限度的輕量化。而采用油冷系統，可以從零件內部來冷卻，從而使活塞等往復運動部分的重量減輕。由于慣性的減小，發動機的強度、振動和加速性等重要性能都獲得很大改善。對最需要冷卻的燃燒室內側和火花塞安裝孔周圍，進行機油噴射，能使熱邊界變薄，促進熱傳遞。活塞和渦輪發動機都采用這種噴射冷卻方式。但油的熱傳導率在100℃時只有水的1/5，這就決定了它不能超越水冷發動機，只能用在特定的賽車發動機內。隨著發動機技術的進步，水冷發動機最具發展前途，但風冷、油冷發動機也將長期存在。
