早期發明
蒸汽汽車
瓦特發明的蒸汽機到1804年，脫威迪克又設計並製造了一輛蒸汽汽車，這輛汽車還拉著10T重的貨物在鐵路上行使了15.7km。
1825年，英國人斯瓦底·嘉內製造了一輛蒸汽公共汽車，18座，車速為19km/h，開始了世界上最早的公共汽車運營。
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1831年，美國的史沃奇·古勒將一台蒸汽汽車投入運輸，相距15km格斯特和切羅騰哈姆之間便出現了有規律的運輸服務。
後來，蒸氣機發展成為鐵道車輛和船舶使用的外燃動力源，人們在為汽車尋找功率體積比、功率重量比高的輕便動力裝置。
內燃機發明
1794年，英國人斯垂特首次提出了把燃料和空氣混合形成可燃混合氣以供燃燒的構想。1801年，法國人勒本提出了煤氣機的原理。
1824年，法國熱力工程師薩迪·卡諾在《關於火力動力及其發生的內燃機考察》一書中，揭示了“卡諾循環”的學說。
1859年，法國的勒努瓦用煤氣和空氣混合氣取代往復式蒸氣機的蒸氣，通過電火花點火爆發燃燒，製成二衝程煤氣內燃機，法國和英國都製造了一小批。
1861年，法國的德·羅夏提出了進氣、壓縮、作功、排氣等容燃燒的四衝程內燃機工作循環方式，於1862年1月16日被法國當局授予了專利。
1866年，德國工程師尼古拉斯·奧托成功地試製出動力史上有劃時代意義的立式四衝程內燃機。1876年，又試製出第一台實用的活塞式四衝程煤氣內燃機。這台單缸臥式功率為2.9kw的煤氣機，壓縮比為2.5，轉速為250r/min。這台內燃機被稱為奧托內燃機而聞名於世。奧托於1877年8月4日獲得專利。後來，人們一直將四衝程循環稱為奧托循環。奧托以內燃機奠基人載入史冊，其發明為汽車的發明奠定了基礎。
曾和奧托共過事的德國人G．戴姆勒發明了燃燒煉製燈用煤油副產品的汽油蒸氣內燃機，1883年取得專利，其於1885年把這種內燃機裝在了木製腳踏車上，翌年又裝到了四輪馬車上。同年，德國的本茨把汽油內燃機裝上了三輪車，這些自行推進的車輛，被後人稱做是汽車和機車的初始。
柴油機誕生
本茨和戴姆勒發明的都是汽油機，當時的人們在嘗試用汽油作為燃料的同時，也嘗試用其他燃油作為燃料。1897年，德國人魯道夫·狄塞爾（1858～1913）成功地試製出了第一台柴油機，柴油機從構想變為現實經歷了20年的時間。柴油機是動力工程方面的又一項偉大的發明，它的出現不僅為柴油找到了用武之地，而且它比汽油省油、動力大、污染小，是汽車又一顆良好的“心臟”。魯道夫·狄塞爾的發明改變了整個世界，人們為了紀念他，就把柴油機稱做狄塞爾柴油機。
內燃機汽車
斯瓦底·嘉內製造的蒸汽公共汽車其實，在本茨之前還有一些人在研製汽車發動機和汽車，法國報刊早在1863年就報導過雷諾發明的汽車，車速不到8km/h，但是它還是從巴黎到喬維里波達來回跑了18km。1884年，法國人戴波梯維爾運用內燃機作為動力源，製造了一輛裝有單缸內燃機的三輪汽車和一輛裝有兩缸內燃機的四輪汽車。
早在第一輛汽車發明之前，與它相關的許多發明就已經出現了，如鉛酸蓄電池、內燃機點火裝置、硬橡膠實心輪胎、彈簧懸架等，所以汽車是許多發明或技術的綜合運用。
1879年，德國工程師卡爾·本茨首次實驗成功了一台二衝程試驗性發動機。1883年，本茨創立了“本茨公司和本茨萊茵發動機廠”。1885年，他在曼海姆製成第一輛本茨專利發動機汽車
本茨的車為三輪汽車，採用一台兩衝程單缸0.9馬力的汽油機，此車具備了現代汽車的一些特點，如火花點火、水冷循環、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、後輪驅動、前輪轉向和制動把手。但該車的性能並不十分完善，行使速度、裝載能力、爬坡性能也不十分如意，而且在行使中經常出故障。但是，它的巨大貢獻不在於其本身所達到的性能，而在於觀念的變化，就是自動化的實現和內燃機的使用，因為這種車能自己行走，所以人們用希臘語中Auto（自己）和拉丁語中的Mobile（會動的）構成複合詞來解釋這種類型的車，這就是Automobile一詞的由來。
本茨的第一輛三輪汽車是世界上最早的汽車雛形，這輛汽車被收藏在德國的本茨汽車博物館內。
1881年，戴姆勒同威廉·邁巴赫合作開辦了當時第一家所謂汽車工廠。1883年8月15日，戴姆勒和邁巴赫發明了汽油內燃機。1885年末，戴姆勒將馬車改裝，增加了轉向、傳動裝置，安裝了功率為1.1kw的內燃機，裝上四個輪子，車速達到了14.4km/h。
1885年，德國人哥特里布·戴姆勒（1843～1900）發明了第一輛四輪汽車。
本茨和戴姆勒是人們公認的以內燃機為動力的現代汽車的發明者，他們的發明創造，成為汽車發展史上最重要的里程碑，他們兩人因此被世人尊稱為“汽車之父”。
中期生產
手工配件
1887年法國龐哈德·萊瓦索馬車製造公司獲得戴姆勒高速汽油機在法國生產的專利權。按買主要求，依靠技巧嫻熟工匠用手工在裝配大廳配製每輛各不相同的轎車。1889年生產的汽車可稱得上是今日汽車的原型，發動機放在車前部，乘客分排坐在後面，裝備有離合器、變速器和後驅動軸。當時的法國巴黎道路寬闊，且有奢華風尚，帶動了汽車需求，該公司汽車產量大增，1894年公司每年能生產幾百輛汽車，是世界領先的轎車公司。1900年前，繼德國、法國之後，美國、英國和義大利出現了多間這種作坊式汽車生產公司，1900年歐美共生產汽車9504輛。批量生產
1896年福特試製出第一台汽車。1903年建立福特汽車公司。初期，租賃馬車製造廠做總裝廠，裝配兩座帶篷船式車身A型車，售價850美元。發動機、化油器、變速器、車橋、車身均外購。後建比凱·阿庇紐新廠，三層式廠房，一層機加缸體、曲軸等18個大件，二層機加工小件，三層最後組裝，已具備大量生產的基本形態。1908年，亨利·福特及其夥伴將奧爾茲、利蘭以及其他人的設計和製造思想結合成為一種新型汽車——T型車，一種不加裝飾、結實耐用、容易駕駛和維修、可行鄉間道路、大眾市場需要的低價位車。T型車裝4缸20馬力汽油機，前置於發動機罩內，兩前進檔一倒檔行星齒輪變速器，充氣輪胎，雙排座帶蓬船形車身。該車投放市場獲好評，接到大量訂單。1909年開始T型車單一品種生產，當年售價950美元，產量達萬輛。1914年，他將泰勒的流水生產線技術運用到汽車上，這種技術被後人稱為裝配線。裝配線不僅有助於在裝配過程中通過生產設備使零部件連續流動，而且便於對製造技能進行分工，把複雜技術簡化、程式化。組裝1輛汽車由原定置式的750分鐘縮短為93分鐘，工廠單班生產能力達1212輛。當時有專用工具機約1．5萬台，工人1．5萬人，這就是後來為全世界汽車廠繼承的汽車大批量生產方式的原型。
與此同時，福特公司調整銷售組織，在銷售服務子公司基礎上，開設現地組裝廠，把從底特律運來的散件組裝成車。這樣，可以用普通貨車運輸，大量削減運輸費用，且節省底特律的占庫面積。大批量生產和分裝使生產成本逐年下降，1924年底T型車售價下降到290美元。1917年福特公司市場占有率逾42%，1921年達55．45%，成為當時美國最大的汽車製造商。T型車1927年停產前共售出1500萬輛，同一車型連續生產長達19年，這是T型車和大批量生產創造的輝煌
大批量流水生產的成功，不僅使T型車成為有史以來最普遍的車種，而且使家庭轎車的神話變為現實。福特發明的流水線生產方式的成功，不僅大幅度地降低了汽車成本、擴大了汽車生產規模、創造了一個龐大的汽車工業，而且使當時世界上的大部分汽車生產從歐洲移到了美國。1929年，美國生產汽車54.5萬輛，出口占10%，占領了美國之外的世界市場的35%。
8車型種類和技術的發展時期
1914年第一次世界大戰爆發，先是出現裝甲車用於作戰，又動員民用汽車運送兵員和補給品，連巴黎的計程車都參加了急送兵員的行列。戰爭使各國參謀部領悟到汽車對實現軍隊機動化是不可或缺的，戰爭推進了汽車，尤其是載貨汽車發展，使汽車類型逐漸完善，趨於多樣化，同時各種汽車新技術也是層出不窮。
20世紀20年代，美國杜森伯格、皮爾斯-箭、帕卡德、林肯、施圖茲和凱迪拉克等公司按顧客意願設計車身，服務於經濟富裕買主；歐洲豪華型轎車製造公司勞斯萊斯、蘇依莎、佛雷曲尼競相設計高雅車型，如英國賓利、法國布加蒂、義大利阿爾法·羅密歐等供富人享用，還有專為賽車手推出的車型。1922年英國推出奧斯汀7挑戰福特T型車。
1922年美國哈得遜公司率先出售封閉式廂型轎車，這種型式車身很受歡迎，1923年在美國市場占有率超過傳統的敞篷式轎車，到1929年在美國市場占有率高達90%。
20年代轎車車身不斷加長，還出現了新型大客車。1921年美國加州奧克蘭法喬爾安全汽車公司造出第一輛真正意義的大客車。這種車具有低車架，大輪距、軸距更長，輪胎胎面寬、發動機前置。4年後該公司又造出一輛整體式構架、車頂、側壁和地板均為承載構件的全承載式車身和底盤完整結合的大客車，發動機置於地板下，空出了車廂內部空間，駕駛室在車輛最前方，便於駕駛且有利於行車安全。
隨著汽車車身結構的演變，在汽車使用材料方面主要開發出薄鋼板軋制新技術。1923~1929年美國約新建650座新工藝薄板軋制廠，為汽車工業供應的薄鋼板和一戰前比，板厚僅為其數分之一，幅寬增大數十個百分點，板長由不足2．5米延伸到百米以上，這使車身、車前板和保險槓等薄鋼板件得以從一張薄鋼板下料。其次，平板玻璃連續處理技術，讓汽車用上了安全玻璃。還有，汽車塗裝的快速乾燥技術，以及汽車燃油煉製方面開發出高辛烷值汽油煉製工藝，為提高發動機設計水平提供了有力支撐。
在汽車結構方面的技術創新還有：1920年杜森伯格公司在四個車輪上全部採用液壓制動器。在此之前，僅後輪裝制動器便可滿足當時稀疏交通和低速行車的需要。隨著車速提高，四輪液壓制動逐步普及，直到30年代才全部取代拉索連桿式後兩輪制動方式。汽車自動起動已經普及，這項技術是1912年凱迪拉克公司首先採用的。1927年帕卡德公司開始在後驅動橋主傳動採用雙曲線傘齒輪、使得傳動軸、地板和車身高度降低，整車重心下降，提高了在美國大部分已是鋪裝道路上高速行車的穩定性。低壓輪胎取代了早期汽車使用的多種硬質、高壓胎。除性能要求最簡單的車子，所有汽車都具備了風雨防護結構。
後期設計
厄爾時代
德國發明了汽車，美國則把這個行業帶入了藝術設計的聖殿，而哈利厄爾則是有史以來最偉大汽車設計大師，對現代汽車的影響不可估量。哈利厄爾進入通用公司，1927年設計出凱迪拉克lasalle，哈利厄爾時代開始.它有圓潤的線條，錐形的尾部，修長低矮的輪廓。1928年哈利厄爾在汽車設計中加入了鍍鉻裝飾，三十年代開始，他建立的藝術色彩使通用汽車逐漸成為最強大的汽車帝國。1938年他設計出世界上第一款概念車別克Yjob船型車身，複雜曲面構建的流線型車身都是此後幾十年廠商模仿的對象，Yjob還第一次引入黏土模型技術，使汽車外形更加靈活，該技術一直沿用至今。
斯隆模式
龐哈德·萊瓦索汽車11汽車技術進步時期
30年代，在美國，大眾車的性能和造型向中、高級車靠攏。中、高級車的奇異造型和昂貴的特殊配置競相出局，更為注重實用。車型設計開始重視空氣動力學效應，整體結構車身備受矚目，流線型車身就是在這樣時期誕生的。如1933年皮爾斯-箭公司推出的銀箭原型車，1934年克萊斯勒的氣流和迪索多公司的氣流型車，雖然都是擋泥板和車身分開的傳統結構，但其造型與流線卻渾然一體。
這一時期出現了競賽汽車，如美國克萊斯勒公司超級戰馬，其性能開始超過高級車；前輪獨立懸架結構幾乎普及化；德國奧迪、法國雪鐵龍和美國科德公司推出前輪驅動轎車；1934年梅塞德斯·賓士公司製造出首部柴油動力轎車；1936年中級車格雷厄姆取得值得稱道的汽車動力性和燃料經濟性雙優；1937年美國哈德遜公司創出了免離合器的電動換檔。
這一年德國政府成立大眾汽車公司，計畫生產名為甲殼蟲的VW33型國民車，1938年費爾迪南德·波爾舍（又譯保時捷）完成車型設計，該車採用風冷發動機，後置後驅動。在批量投產之前，公司成為吉普車製造廠，用該車風冷發動機的德制吉普車，二戰中用於北非戰場。二次大戰迫使汽車轉入戰時體制，轎車生產幾近終業。1942年初，美國民用轎車暫時停止生產。汽車工廠主要生產從吉普車到大型載貨車類軍用汽車和某些兵器生產，也獲得了裝備增強和戰時利潤。汽車技術進步主要在發動機、燃料、潤滑油方面；也促進了合成橡膠發展；德國從煤中提煉合成燃油；歐、亞許多地區採用發生爐煤氣，也有地區使用酒精代替汽油。汽油、潤滑油和輪胎等物資匱乏困擾著汽車運行。
多樣化
1970年道奇挑戰者汽車產品的多樣化時期從20世紀50年代開始至20世紀70年代，到1973年是世界汽車發展的黃金時段。20世紀50年代，美國汽車業界已形成“通用”、“福特”、“克萊斯勒”三大公司鼎立局面，並且以壓倒的優勢雄居世界汽車市場。同時期的歐洲廠商也開始實行“量產化”，另外，歐洲廠商具有卓越的產品設計性能，從而生產出各式各樣的跑車，轉而銷往美國，從而出現歐美兩霸並存的局面。
1948年，美國獨占沙烏地阿拉伯石油資源，大量石油使汽車燃料和生產汽車所需電力及各類材料得到低價充分供應，美國不但有充足的汽油供燃用，且有低價格和低汽油稅。廠家生產高檔車利潤豐厚，促進了美國轎車的大型與豪華，小型發動機達到3．2升，大者超過7升。自動變速、助力制動、動力轉向和車身與底盤成一體的結構已普及，大型尾翼、多款鍍鉻件和優質塗料把汽車打造得光亮奪目。汽車耐用期已增到十年，但崇尚消費的美國平均3年換新車成為社會規範，各廠家紛紛以產品換型、變更式樣，用大型、大馬力、高操縱性形成的高價格化獲取最大限度利潤。這一時期，出現了搭載大排量V8發動機、具有強勁馬力、外形富有肌肉感的各式跑車——美國肌肉車型，美國人稱其為“MuscleCar”，如雪佛蘭科邁羅（Camaro），道奇挑戰者（DodgeChallenger）以及福特野馬（Mustang），在六十年代的美國極其盛行並受到人們追捧的。
歐洲燃油不充分，油稅也高，戰後經濟復興中重點發展了小型車。歐洲汽車廠商改進國內生產的產品，以適宜各國大不相同的市場情況。如義大利，國民收入低，燃料稅率高，人們集中在街道狹窄、停車條件受限制的古老城市。這些條件結合起來導致消費者需求集中在小型汽車。在瑞典，燃料稅低，國民收入高，城市人口密度小，冬天的駕駛條件惡劣，消費者要求大而耐寒的車輛，耗費更多的燃料也在所不惜。當時的許多歐洲製造商也在尋求對不同設計要求的多樣化技術答案。有的偏愛功率大的發動機，有的在設計別出心裁的氣缸。有的使用後置式發動機，也有的集中研究前懸掛式發動機和後輪驅動。競爭的領域不僅表現在組合車身的設計上，連柴油發動機和汽油發動機也在裡面。
歐洲汽車設計輕巧，各具特色又省油，這成為主要的出口工業品，名品有德國的甲殼蟲，英國的希爾曼、莫利斯，法國的雷諾，義大利的菲亞特。各國普遍實行大量生產方式。20世紀60年代英國奧斯汀迷你牌小型車採用發動機前橫置，前輪驅動結構，使之占用空間更小，車子更緊湊，這一開山之作幾乎成為當代轎車的標準布置方式。
歐洲還發展了許多款跑車，如英國的捷豹和奧斯汀·希利，德國的保時捷和賓士，義大利的菲亞特和阿爾法·羅密歐，這類車行駛性能優越，採用了許多新技術，如賓士300SL為更好地參加比賽，採用了如柴油機供油式的汽油噴射，捷豹C型跑車採用了盤式制動器，到20世紀70年代，前輪盤式制動器成為轎車的標準配置，歐洲的跑車主要出口美國。
日本的石油完全依賴進口，故主要發展了省油的小型車和柴油商用車。日本引進歐美先進產品和製造技術，把美國管理技術融合為日本方式，推行全面質量管理，整合零部件和材料供應商形成系列化協作配套體系，推行大量生產和裝備持續現代化。1963年豐田汽車公司全面推行把工件號、數量、時間、工程和用途等指令計入看板，實現了精益生產方式，這是組織汽車生產的又一重要技術進步。日本政府和企業共同推進產品出口，參加世界汽車拉力賽促進了提高汽車水平，國際競爭力提高，1973年日本出口汽車達到200萬輛，其中轎車145萬輛。
低價格
1973年、1979年世界出現兩次石油危機，汽車需求銳減，小型省油車市場看好，對世界汽車發展和汽車工業格局影響很大。這一影響歷經十年，1984年之後才步入新一輪增長期。由於20世紀70年代石油危機所致，日本車商以省油耐用的低價格小汽車贏得當時消費者的青睞，至此，世界汽車形成了美、日、歐並存的格局。日本生產的小型車耐用、便宜、性價比高，符合國外排放、安全標準，尤其是省油的特點，受國際市場歡迎，特別是對美國出口猛增，1980年汽車出口近600萬輛，汽車產量達1100萬輛，首次超過美國居世界第一位，並保持到1993年，1994年被美國超過。
石油危機極大地促進了汽車節能技術，尤其是和最佳化排放兩利技術的發展。諸如：發展小型車，減輕汽車自重，提高汽車傳動效率，無內胎鋼絲子午線輪胎普及化並改善輪胎花紋，降低汽車風阻；發動機的稀薄燃燒和電子控制配氣、供油與點火以及增壓技術，熱效率比汽油機高的柴油機成為商用車的主體動力之外，柴油轎車的比例日益提高；使用壓縮天然氣、液化石油氣、摻燒甲醇、乙醇、植物油等代用燃料；開發了電動、混合動力和燃料電池等新能源汽車。
全球化
各強勢汽車工業集團以其技術和資本優勢，在產品、生產成本、信息技術、電子商務、銷售及各類售後服務和資本運作等領域展開了全方位激烈競爭。一方面向開發中國家輸出剩餘資本、技術；另一方而相互兼併、重組、吸納全球資源，擴大全球市場份額，謀求利益最大化，進一步推進了汽車全球化。1998年德國戴姆勒-賓士公司和美國克萊斯勒汽車公司合組成立戴-克集團；1999年美國福特汽車公司收購瑞典沃爾沃公司轎車事業部；法國雷諾集團向日本日產汽車公司出資36．8%，向日產柴油機工業公司出資22．5%。至此，全球形成6+3汽車集團格局，即通用、福特、戴-克、豐田、大眾和雷諾6個集團化程度高的大集團，及本田、寶馬和標緻-雪鐵龍3個集團化程度小的公司。但金融危機加速了全球汽車版圖調整的速度，最主要體現在北美三巨頭的變化上：其中，克萊斯勒分立兩年後無法獨立生存重新被菲亞特整合；而通用汽車和福特汽車不斷分拆出售自己的下屬子品牌或資產以自保。一系列變化導致全球汽車產業出現新的“6+3”+X的格局。新的6大集團包括日本豐田集團、德國大眾集團、新通用和福特，日歐聯合車企雷諾-日產聯盟，及新的菲亞特-克萊斯勒聯盟。新的3小集團包括現代-起亞、本田和標誌-雪鐵龍。另外，戴姆勒、寶馬和包括鈴木在內的多家日本車企業、不斷成長的中國和印度新興市場的汽車公司也是全球汽車版圖中的不可忽視的力量。15汽車電子化、智慧型化
進入20世紀80年代，汽車逐漸步入電子化、智慧型化，新興的電子技術取代汽車原來單純的機電液操縱控制系統以適應對汽車安全、排放、節能日益嚴格的要求。最初有電子控制的燃油噴射、點火、排放、防抱死制動、驅動力防滑、燈光、故障診斷及報警系統等。90年代以後，陸續出現了智慧型化的發動機控制、自動變速、動力轉向、電子穩定程式、主動懸架、座椅位置、空調、刮水器、安全帶、安全氣囊、防碰撞、防盜、巡航行駛、全球衛星定位等不勝枚舉的智慧型化自動控制系統。還有車載音頻、視頻數字多媒體娛樂系統、無線網路和智慧型交通等車輛輔助信息系統。
隨著汽車電子技術的發展，汽車智慧型化技術正在逐步得到套用，蘋果於2014年3月3日宣布推出車載系統Carplay，此系統是將用戶的iOS設備，以及iOS使用體驗，與儀錶盤系統無縫結合。如果用戶汽車配備CarPlay，就能連線iPhone等設備，並使用汽車的內置顯示屏和控制鍵，或Siri免視功能與之互動。用戶可以輕鬆、安全地撥打電話、聽音樂、收發信息、使用導航等，也再次點燃了大家對車載智慧型的熱情。如果將汽車電子化定義為“功能機”時代，那汽車智慧型化將步入“智慧型機”時代。汽車網路化，即車聯網,將依託於汽車製造商、經銷商與運營商，汽車電子化與智慧型化實現“人-車”互動,車聯網實現“人-車-網路”的互動，而智慧型交通將實現“人-車-網路-路”的互動。可以預見，汽車的電子化、智慧型化還將出現許多新系統、新成果，使駕乘汽車變得更加安全、環保、節能、舒適和愉悅。
在汽車保有量快速增長的背景下，1960年以後突顯汽車排氣污染環境和交通事故等社會問題，還出現了“反汽車論”。美國1966年實施汽車排氣污染防止法，1967年實施聯邦汽車安全標準（FMVSS）；日本1966年實施汽車排氣標準，1968年實施汽車安全標準。此類標準隨時間推移愈益嚴格，實施的國家和區域漸次增多。從此，汽車環保和安全成為引領汽車技術發展的重要課題，推動了如發動機稀薄燃燒、高能點火、尾氣催化轉化等環保技術和ABS、安全氣囊等汽車安全技術的出現與發展。
汽車新技術的推出並不能完全避免汽車使用過程中對環境的污染，所以綠色能源逐漸會是汽車的首選，新能源汽車和電動汽車技術將是一個主要的發展方向。其中，電動汽車在全球範圍內正逐漸被消費者廣泛接受。目前世界範圍內的整個形勢來看，日本是電動汽車技術發展速度最快的少數幾個國家之一，特別是在混合動力汽車的產品發展方面，日本居世界領先地位。目前，世界上能夠批量產銷混合動力汽車的企業，只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。目前汽車產業鏈各個層面都在研發節能技術，通用、福特、大眾、戴姆勒——克萊斯勒、豐田、本田等汽車製造商都在積極研製可以利用無線電技術充電的小型電動汽車。
