发动机用冷却液冷却时，气缸周围和气缸盖中均有用以充冷却液的空腔，称为水套，气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的。发动机用空汽冷却时，在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分，一般风冷式发动机的气缸体与曲轴箱是分开铸造的。
气缸套有干式和湿式两种，干式气缸套不直接与冷却液接触，壁厚一般为1~3mm；湿式气缸套则与冷却液直接接触，壁厚一般为5~9mm。湿式气缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高于气缸体上平面0.05~0.15mm。这是为了在紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却液和气缸内的高压气体窜漏。
气缸盖
气缸盖的主要功用是密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖内部也有冷却水套，其端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便利用循环冷却液来冷却燃烧室等高温部分。
发动机的气缸盖上有进、排气门座及气门导管和进、排气门通道，还有进气通道和排气通道等，如下图所示。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。
气缸盖可以分为分开式气缸盖和整体式气缸盖两种类型。分开式气缸盖即同一发动机上有多个气缸盖，气缸可以一缸一盖，也可以两缸或三缸共用一盖。分开式气缸盖主要应用在一些重量较大、热负荷重的柴油机或汽油机上。整体式气缸盖是指发动机所有气缸共用一个气缸盖，这种类型的气缸盖多应用在热负荷相对较轻的发动机上。
燃烧室
汽油机的燃烧室由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。发动机工作过程中对燃烧室有两点基本要求：一是结构尽可能紧凑，冷却面积要小，以减少热量损失及缩短火焰行程；二是使混合气在压缩冲程结束时具有一定的涡流运动，以提高混合气燃烧的速率，保证混合气得到及时和充分的燃烧。汽油机常用的燃烧室的形式有半球形燃烧室、楔形燃烧室、盆形燃烧室。
少数发动机则采用多球（即ω）形燃烧室和篷形燃烧室。
