在摩托车行进过程中，行进风直接吹拂汽缸、汽缸盖等，从而达到冷却效果。在摩托车长久的发展过程中，风冷发动机技术已经发展成熟，可设计出能发挥最佳冷却效果的形状。风冷发动机的汽缸、汽缸盖都设有散热片。散热片加大了汽缸的表面积，增加了与风的接触面，可产生良好的冷却效果。对散热片的冷却，只要不平行地承受行进风，冷却效果不会有任何的差异，所以，散热片大多与汽缸呈直角设置；散热片的形状取决于摩托车的整车造型、格调，特别是在可确保冷却效果的范围内，散热片的形状是一个重要的因素。昔日的发动机汽缸以钢制为主，但现在，除了实用车以外，都改为铝制汽缸。这是因为铝材具有导热性好和质量轻的优点。风冷发动机因没有冷却液循环机构，因而结构简单、尺寸小、重量轻、成本低。同时，发动机外侧不需要整流罩，外观给人一种威武有力的感觉，具有独特的魅力。由于以上原因，风冷发动机得以长期占据摩托车发动机的主导地位。
二、水冷发动机
随着发动机发热量越来越大，在排量和汽缸数相同的条件下，风冷发动机的散热面积不增加。特别是二冲程发动机，其各部位的温度分布极不均匀，所以风冷发动机很难适应。另外，在二冲程发动机上，活塞环在通过气口时会产生振动和噪声，由于环保对噪声控制的日渐严格，一定排量以上的发动机必须采用水冷。因为水套能有效隔绝噪声的外泄，风扇也不会产生共振，恰好能解决二冲程发动机的这个难点。对四冲程发动机来说，为充分发挥其动力性，风冷式存在的很多难以逾越的障碍，水冷式都简单地解决，比如四冲程风冷发动机机油温最高可达到160℃，而水冷发动机机油温要低30-40℃左右。机油的主要目的在于执行曲轴等零部件的润滑，所以，机油温度的控制十分重要。水冷发动机的散热器是加水冷却，但实际上，不是加水，而是加入黄绿色的冷却液，其主要成分是水，在严寒地区，加入成分为乙二醇的防冻液。冷却液另外还有防止散热器、发动机水管回路生锈的作用，其绿色是代表兼具这两种功能的有毒物质的颜色。
三、油冷发动机
对赛车而言，最重要的就是优越的机动性和最大限度的轻量化。而采用油冷系统，可以从零件内部来冷却，从而使活塞等往复运动部分的重量减轻。由于惯性的减小，发动机的强度、振动和加速性等重要性能都获得很大改善。对最需要冷却的燃烧室内侧和火花塞安装孔周围，进行机油喷射，能使热边界变薄，促进热传递。活塞和涡轮发动机都采用这种喷射冷却方式。但油的热传导率在100℃时只有水的1/5，这就决定了它不能超越水冷发动机，只能用在特定的赛车发动机内。随着发动机技术的进步，水冷发动机最具发展前途，但风冷、油冷发动机也将长期存在。
