Während des Arbeitstakts eines Verbrennungsmotors wird die im Kraftstoff gebundene Energie im Zylinder in sehr kurzer Zeit in Wärme und Druck umgewandelt. Dieser Vorgang findet explosionsartig statt. Dadurch steigen die Temperatur- und Druckwerte im Zylinder in Sekundenbruchteilen sehr stark an.

Der Kolben ist ein beweglicher Teil des Brennraums. Ihm fällt die Aufgabe zu, die beim Verbrennungsvorgang frei werdende Energie in mechanische Arbeit umzuwandeln. Außerdem erfüllt der Kolben weitere wichtige Aufgaben. Er dichtet den Brennraum ab, führt das Pleuel (bei Tauchkolbenmotoren) und leitet die im Brennraum entstehende Wärme ab. Außerdem unterstützt er den Ladungswechsel (durch Ansaugen und Ausstoßen der Gase) und die Gemischbildung durch eine spezielle Form der brennraumseitigen Kolbenoberfläche, dem so genannten Kolbenboden. Ferner nimmt er die Dichtelemente (Kolbenringe) auf.

Der Kolben ist in seiner Grundstruktur ein einseitig geschlossener Hohlzylinder. Er besteht aus folgenden Bereichen: Kolbenboden mit Ringpartie, Kolbennaben und Schaft. Der Kolbenboden überträgt über die Kolbennaben, den Kolbenbolzen und die Pleuelstange die bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs entstehenden Druckkräfte auf die Kurbelwelle.

Der Kolben ist unterschiedlichsten Kräften ausgesetzt. Er bewegt sich bei laufendem Motor im Zylinder ständig auf und ab. Am jeweiligen Umkehrpunkt wird er stark abgebremst und dann wieder beschleunigt. Dadurch entstehen Massenträgheitskräfte, die auf den Kolben wirken. Gemeinsam mit den vom Gasdruck erzeugten Kräften bilden sie die Kolbenkraft.

Die Kolbenkraft wird auf das Pleuel und auf die Kurbelwelle übertragen. Das Pleuel steht aber nur im oberen und unteren Umkehrpunkt (auch Totpunkt genannt) exakt senkrecht. Durch die Schrägstellung des Pleuels wird der Kolben zur Seite, also gegen die Zylinderwand gedrückt. Die Höhe dieser Kraft (auch Seitenkraft oder Normalkraft genannt) wechselt während eines Arbeitsspiels mehrfach ihre Richtung und ist abhängig von der Kolbenkraft und dem Winkel, in dem Kolbenboden und Pleuelachse zueinander stehen. Die Seitenkraft lässt sich auch aus dem Kräfteparallelogramm ableiten.

Jeder Kolben ist mit Kolbenringen ausgestattet. Sie haben die Aufgaben, den Verbrennungs- und Arbeitsraum zum Kurbelgehäuse hin abzudichten und das Öl von den Zylinderwänden abzustreifen und somit den Ölverbrauch zu regulieren. Des Weiteren haben die Kolbenringe die Aufgabe, die vom Kolben bei der Verbrennung aufgenommene Wärme an die gekühlte Zylinderlaufbahn abzuleiten.

Die Konstruktion und Materialzusammensetzung der Kolben moderner Verbrennungsmotoren tragen erheblich dazu bei, eine schadstoffarme und vollständige Verbrennung zu erzielen. Zudem senken moderne Kolbenkonstruktionen die Reibung und den Ölverbrauch. Damit leisten sie einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz und zur Ressourcenschonung.

Damit der Kolben seine Aufgaben zuverlässig über die gesamte Fahrzeuglebensdauer erfüllen kann, dürfen bei Benzinmotoren ausschließlich Kraftstoffe mit der vom Fahrzeughersteller vorgeschriebenen Oktanzahl verwendet werden. Das gilt auch für die Zündkerzen, die zusätzlich regelmäßig überprüft werden müssen. Kommen Biokraftstoffe zum Einsatz, müssen die Ölwechselintervalle drastisch verkürzt werden.

Bei Inspektions- und Wartungsarbeiten ist außerdem darauf zu achten, dass nur vom Motorenhersteller freigegebene Motoröle verwendet werden. Ferner sollte der Öldruck kontrolliert werden. Ein zu niedriger Öldruck kann von einer verschlissenen Ölpumpe, einem verschmutzten Ölfilter, einem defekten Überdruckventil in der Ölpumpe oder einer Ölverdünnung verursacht werden.
Zudem sollte der Fahrer regelmäßig den Ölstand kontrollieren und die fehlende Menge gegebenenfalls nachfüllen.