На 23 февруари 1892 година Рудолф Дизел взима първия си патент за двигател, който носи неговото име. След една година, немският инженер вече има работещ прототип.
Идеята за построяване на такъв двигател Дизел развил с теорията си за „рационален термичен двигател“ през 1890 година, който да работи вследствие на силното компресиране на въздух и внасяне в цилиндъра на „идеалното гориво“ – въглищен прах. Първоначалната идея на Дизел двигателят да работи с въглищен прах се оказала неудачна, поради високата абразивност на горивото, трудното му внасяне в горивната камера на цилиндъра и бавното му изгаряне. Макар да са съществували идеи за построяването на подобен двигател и от други автори, само Дизел е успял да прозре високата ефективност на топлинния процес при самозапалване при висока компресия на въздуха в цилиндъра.
След неуспеха с въглищния прах, през 1897 година, след дълги опити и многобройни неудачи, Дизел създава един експериментален масивен двигател работещ с течни горива. При тегло 5 тона, мощност 20 конски сили и 172 оборота в минута, двигателят е доказал по-висок КПД от съществуващите по това време двигатели. Освен работа с по-тежки течни горива, по-късно се възприема идеята за използване на растително (фъстъчено) масло като гориво. През 20-те години на ХХ век немския инженер Роберт Бош усъвършенства и вгражда горивна помпа за високо налягане при впръскване на горивото, която се използва и до днес. Това нововъведение променя първоначалната концепция за отделен въздушен компресор, както и позволява да се повишат значително работните обороти на двигателя, а с това да се разшири приложението му.
През 1936 година първия серийно произвеждан лек автомобил с дизелов двигател е Мерцедес Бенц 260D.
Дизеловите двигатели се налагат поради редица предимства като: КПД, по-високо от това на бензиновите двигатели, висока горивна икономичност и голям въртящ момент при ниска честота на въртене на коляновия вал, но са по-тежки и шумни от бензиновите (при еднаква ефективна мощност), а освен това, ако не са добре регулирани, отделят доста микро-частици сажди и дим. Основните си сфери на приложение дизеловите двигатели намират там, където е необходима голяма мощност и висока горивна икономичност.
