Os primeiros trabalhos visando criar veículos automóveis foram realizados no séc. XVIII, simultaneamente por várias pessoas e em diversos países. Credita-se, no entanto, ao francês Nicolas Cugnot o primeiro veículo a andar por meio de sua própria energia, em 1769. Era um trator de três rodas, movido a vapor, destinado a arrastar canhão. Sua caldeira era montada sobre a única roda dianteira, andava a aproximadamente 4 km/h e tinha que parar de poucos em poucos metros para formar e acumular vapor. Houve outros veículos a vapor depois deste, alguns mais eficientes, mas nenhum satisfazendo o mínimo das necessidades de um transporte mais rápido e versátil que os trens.

Em vista disto, no séc. XIX, trabalhou-se no desenvolvimento de motores de combustão interna, cuja idéia data das experiências com pólvora no séc. XVII. Nestes motores, o combustível queimaria no interior de um cilindro fechado com bases móveis: os êmbolos ou pistões. Nessa época já se haviam aperfeiçoado os tornos e outras máquinas de usinar peças móveis, além de métodos eficientes de produzir centelhas elétricas e de novos combustíveis líquidos e gasosos a partir do carvão, que, embora destinados a iluminação, mostravam estar próximos da rápida ignição exigida pelos motores de combustão interna.

Em 1860, o francês Etienne Lenoir construiu o primeiro motor de combustão interna importante. Era de um só cilindro, no qual era injetado gás, primeiro numa extremidade, depois na outra. O êmbolo era jogado de uma extremidade para outra pelas explosões provocadas por centelha elétrica. Uma haste articulada no êmbolo e num volante fazia este último girar. Em 1862, outro francês, Alphonse Beau de Rochas, publicou a análise termodinâmica do novo motor, estabelecendo o princípio do ciclo de quatro tempos. Em 1876, os alemães N.A. Otto e Eugen Langen aplicaram com sucesso este princípio, vendendo cerca de 35.000 motores por todo o mundo para instalação em pequenas fábricas. O ciclo de quatro tempos, ainda hoje, é o principio básico da maioria dos motores de combustão interna empregados na quase totalidade dos automóveis atuais.

Em 1885, o alemão Karl Benz colocou pela primeira vez na estrada um veículo automóvel equipado com motor de combustão interna de razoável segurança e, por isto, alguns o consideram o 'pai do automóvel'. O carro era de três rodas, o motor ficava na traseira, logo atrás do banco único, e era de um cilindro, a quatro tempos, 250 rpm, 3/4 c.v., velocidade de 10 km/h, queimando benzina como combustível. Era um veículo de estrutura leve, grandes rodas finas; o acionamento da roda traseira era feito por um mecanismo de correntes e rodas dentadas, como nas bicicletas. Apresentava, desde logo, as principais características dos automóveis modernos: sistema de ignição elétrica, sistema de arrefecimento do motor por radiador, circulação de água e sistema de transmissão ao eixo por engrenagens diferenciais. Este foi realmente o primeiro automóvel que se pode reconhecer como tal. Mas foi em 1886, com o alemão Gottlieb Daimler, patenteando um motor de combustão interna de alta rotação, que o automóvel se mostrou realmente viável. Seu veículo tinha quatro rodas, o eixo dianteiro articulado a um pino no centro para dar a direção e, principalmente, estava equipado com motor de alto rendimento, que queimava vapor de petróleo como combustível, produzia 1 c.v. por 40 kg de peso e funcionava bem entre 800 e 1.000 rpm.

Em 1893, os irmãos Charles e Frank Duryea, dos EUA, construíram uma carruagem com motor a gasolina de 4 c.v. e velocidade de 15 km/h. Levassor Krebs revolucionou o desenho do automóvel, em 1894, projetando o Panhard com motor vertical, montado na dianteira e protegido por um capuz sobre um quadro de chassi que se tornou clássico. O carro apresentava também transmissão comum por meio de engrenagens deslizantes operadas por alavanca na mão direita, embreagem, freio e acelerador acionados por pedais.