四行程汽油发动机的工作过程包括进气、压缩、作功和排气四个阶段。每个过程分别在活塞上下运动的四个行程中完成。
进气行程时，进气门开启，排气门关闭。活塞从上止点向下止点移动，气缸内压力降低，形成真空吸力，吸入可燃混合气体。
压缩行程中，进气门和排气门都关闭。活塞从下止点向上止点移动，将混合气体压缩至燃烧室。
作功行程时，进气门和排气门仍然关闭。火花塞点火，点燃混合气体，气体膨胀产生压力，推动活塞下行，通过连杆带动曲轴旋转，完成作功。
排气行程，排气门开启，进气门关闭。活塞从下止点向上止点移动，排出废气。