1. O motor a dois tempos recebe esse nome porque seu ciclo é constituído por apenas dois tempos, conforme veremos no item seguinte.
Mecanicamente ele é bastante simples e possui poucas peças móveis. O próprio pistão funciona como válvula deslizante, abrindo e fechando janelas, por onde a mistura é admitida e os gases queimados são expulsos.

2. Primeiro Tempo: Admitindo que o motor já esteja em funcionamento, o pistão sobe comprimindo a mistura no cilindro e produzindo um rarefação no cárter. Aproximando-se do ponto morto alto, dá-se a ignição e a combustão da mistura. Ao mesmo tempo, dá-se a admissão da mistura nova no cárter, devido à rarefação que se formou durante a subida do pistão.

3. Segundo Tempo: Neste tempo, os gases da combustão se expandem, fazendo o pistão descer, comprimindo a mistura no cárter. Aproximando-se o ponto morto baixo, o pistão abre a janela de exaustão, permitindo a saída do gases queimados. A seguir abre-se a janela de transferência, e a mistura comprimida no cárter invade o cilindro, expulsando os gases queimados.

Nota: Durante o ciclo de dois tempos ocorrem também seis fases como no motor a quatro tempos, das quais quatro (admissão, compressão, ignição e combustão) ocorrem no primeiro tempo e duas (expansão e exaustão) no segundo tempo.

4. Vantagens e desvantagens: O motor a dois tempos é mais simples, mais leve e mais potente que o motor a quatro tempos, porque produz um tempo motor em cada volta do eixo de manivelas. Além disso, seu custo é menor, sendo por isso muito utilizado em aviões ultra-leves e autogiros.
Contudo, não é usado nos aviões em geral, devido às seguintes desvantagens:
a) É pouco econômico, porque uma parte da mistura admitida no cilindro foge juntamente com os gases queimados; b) Após o escampamento, uma parte dos gases queimados permanece no cilindro, contaminando a mistura nova admitida; c) O motor a dois tempos se aquece mais, porque as combustões ocorrem com maior freqüência; d) A lubrificação é imperfeita, porque é preciso fazê-la através do óleo diluído no combustível; e) O motor é menos flexível do que o de quatro tempos, isto é, a sua eficiência diminui mais acentuadamente quando variam as condições de rotação, altitude, temperatura, etc...