E' la fase del ciclo di funzionamento del motore durante la quale la miscela aria-benzina precedentemente aspirata nel cilindro viene portata a considerevole pressione e ad elevata temperatura per poi poter essere accesa dalla scintilla che scocca tra gli elettrodi della candela. Nei diesel invece la combustione inizia subito dopo che è cominciata l'iniezione del gasolio. Al termine di questa fase la pressione della miscela aria-carburante nei motori a ciclo Otto Può raggiungere valori di 12-20 bar e la temperatura compresa in un range fra 300°C e 480°C. Nei motori diesel al termine della compressione l'aria viene portata a pressioni di 35-50 bar e a temperature tra i 450°C ed i 600°C. La fase di compressione inizia quando il pistone sale verso il PMS e la valvola di aspirazione si chiude. Durante il suo svolgimento la miscela aria-benzina inizialmente riceve calore dalle pareti della camera di scoppio ma successivamente il lavoro si inverte con la cessione di calore alle pareti del cilindro da parte della miscela. La fase dovrebbe teoricamente terminare una volta che il pistone abbia raggiunto il PMS ma effettivamente essa termina sensibilmente prima dato che la scintilla o accensione si attiva con un certo anticipo rispetto a tale posizione. L'iniezione nei motori diesel comincia anch'essa diversi gradi prima del PMS.