船舶发动机的结构组成包括固定件（气缸盖、机体、气缸套、油底壳、底座等）、运动件（活塞、连杆、曲轴、凸轮轴等）、增压系统、燃油供给系统、冷却系统、起动系统、辅助系统等。船舶发动机从冲程数上可以分为二冲程和四冲程两种形式；从转速上划分为低速机（500转/分钟以下）、中速机（700～1500转/分钟）和高速机（1500转/分钟以上）；按照燃料类型可以分为船用柴油机、船用气体机以及其他替代燃料船用发动机。

1904年，柴油机首次用于船舶推进装置（294千瓦，260转/分钟），从此在船舶领域里开始了与蒸汽推进装置的竞争局面。在此后40多年中，柴油机在自身逐步完善中有了很大发展，如1927年在柴油机上正式使用了由R.博世发明的喷油泵（回油孔式）-喷油器喷射系统，代替了原需用7兆帕压缩空气喷油的空气喷射系统，实现了混合燃烧。1905年，瑞士人A.比希提出了涡轮增压的设想。1926年，德国曼（MAN）公司制造了第一台船用废气涡轮增压柴油机，当时由于增压器制造水平的限制，此项技术未能迅速推广。但总的来看，在与蒸汽推进装置竞争中无突破性进展，在船舶使用中蒸汽推进装置仍占据领先地位。

从第二次世界大战到20世纪50年代中后期，由于全球经济的迅速发展对船舶推进装置提出了新的要求。柴油机在此期间完成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等四项重大技术成果并逐步发展了船用低速柴油机系列。此期间，在国际上主要有八种船用低速柴油机型号（由八大船用柴油机制造厂生产）。在这些技术成就中，废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用低速柴油机发展中的重要里程碑。国际上称这一时期是船用低速柴油机的第一次飞跃，其技术特征是废气涡轮增压技术的普及。至此，在与蒸汽动力装置的竞争中，柴油机逐渐取得了领先地位。

60～70年代，船用低速柴油机进入了黄金时代，它在船舶动力装置中取得了明显的压倒优势。各船用柴油机厂之间开始进行调整、合并、淘汰。柴油机技术趋于完善。此期间的船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径600～1050毫米，行程1000～1800毫米，单缸有效功率达3000千瓦（单机组达36000千瓦），油耗率约为0.21千克/千瓦时（有效热效率达到40%）。此期间内，船用低速柴油机发展的特点按顺序大致为增大机组功率、提高可靠性和提高经济性。

70年代的能源危机导致石油价格大幅度上涨，因而使得船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%～50%。由此，改变了人们长期以来的传统观念，降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一要求。70年代末到80年代，各类节能型柴油机大量出现，机型更新周期大大缩短（甚至仅为两三年），各类柴油机采用多种节能措施降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；同时由于供给船用柴油机的燃油质量日益低劣，使得船用柴油机在使用劣质燃油的技术上又有了新的发展。现代船用低速柴油机的油耗率已降低到0.155～0.160千克/千瓦时，有效热效率可高达55%。国外把这一时期船用柴油机的发展称为第二次飞跃，其主要技术特征是节能技术的普及。

随着柴油机节能技术的发展，柴油机的可靠性也有了长足的发展。各种先进技术的运用大大提高了船用柴油机的可靠性。现代船用低速柴油机的吊缸周期已从20世纪60年代的五六千小时提高到8000～12000小时，甚至高达20000小时。现代船用柴油机发展中的第三个特点是控制与操纵自动化，即对船用柴油机及其附属设备进行自动控制及自动监视。20世纪60年代初，曾进行在控制室内对主机集中控制与集中监视。70年代，电子技术开始在柴油机上使用。80年代，柴油机的电子控制技术已有了很大发展，除可监视柴油机的运行工况外，还可保持柴油机各运行参数的最佳值以求得柴油机功率、燃油消耗率和其他有关性能的最佳平衡，并由此发展了对柴油机的故障诊断、未来趋势预报等技术，把柴油机的管理技术提高到一个崭新的水平。2000年，全电子控制的智能型柴油机问世并开始装船使用。低速机的冲程可达3150毫米（RTA84），单缸功率可达5000千瓦，单机可达80080千瓦（14RTA96）。

在船用低速二冲程柴油机发展的同时，大功率四冲程中速柴油机自20世纪50年代开始也得到了稳步发展，至今已经历了四代机型。它的最大优点是重量轻、尺寸小，可选用最佳的螺旋桨转速。在工作可靠性、使用寿命、经济性及对劣质燃油的适应性方面均有明显改进，基本上达到与低速机相近的水平。21世纪以来，建造的2000总吨以上船舶中，使用中速机做主机者占25%左右。

一般对船用主机来讲，经济性、可靠性和使用寿命是第一位的，重量和尺寸是第二位的。据此低速二冲程柴油机因其效率高、功率大、工作可靠、寿命长、可燃用劣质油以及转速低（通常为100转/分钟左右，最低可达56转/分钟）等优点适于作船舶主机使用。大功率四冲程中速柴油机因其尺寸与重量小，较适于作滚装船和集装箱船的主机。船舶发电柴油机因其发电机要求功率不大、转速较高以及结构简单，因而均采用中、高速四冲程筒形活塞式柴油机。

经过多年的发展，现代船用柴油机已经发展到一个较高的技术水平。今后，随着生产力的发展将会对船用柴油机提出更高的要求，船舶柴油机也将继续发展改进。柴油机的发展可以概括为：以节能为中心充分兼顾到排放与可靠性的要求，全面提高柴油机性能。根据此发展目标，今后的研究趋势大致为：①提高经济性的研究，包括燃烧、增压、低摩擦、低磨损等的研究；②降低柴油机排放的研究，排放是现代柴油机面临的严重挑战，随着对船舶柴油机排放的限制，使得经济性的提高更加困难，这也是船舶柴油机发展中的长久课题；③提高可靠性与耐久性的研究；④电子控制技术的研究，包括整机和船舶的智能化；⑤低碳、零碳燃料等的研究等；⑥远程故障诊断与维修。