За авиационни двигатели най-ранният използван тип е буталния двигател. Неговият принцип на работа включва бутало, носещо налягането на изгорелите газове, което се движи многократно в цилиндъра и това движение се преобразува във въртене на колянов вал чрез мотовилка. В началото на 20-ти век братята Райт модифицираха четири-цилиндров, хоризонтално монтиран, водно-охлаждащ се двигател и успешно го използваха в своя самолет „Flyer I“, завършвайки летателния му тест. Това бележи първия успешен полет в човешката история на задвижван, пилотиран, стабилен и работещ самолет.
По-късно, по време на Втората световна война, буталните двигатели претърпяха технологични иновации, оптимизирайки производителността и ефективността на работа. Изходната мощност се увеличи от по-малко от 10 kW до приблизително 2500 kW, докато разходът на гориво намаля от 0,5 kg/(kW·h) до приблизително 0,25 kg/(kW·h). Едновременно с това подобреното време на работа се увеличи от традиционните десетина часа до 2000-3000 часа. До края на Втората световна война технологията на буталните двигатели е станала много усъвършенствана.
Буталният двигател се състои основно от цилиндри, бутала, биели, колянов вал, клапанен механизъм, редуктор на витлото и корпус. Цилиндърът е мястото, където въздух-горивната смес (бензин и въздух) се изгаря. Буталото извършва възвратно-постъпателни движения в цилиндъра. Главата на цилиндъра е снабдена със свещ (по-известна като запалителна свещ) за запалване на сместа, както и с всмукателни и изпускателни клапани. Температурата на цилиндъра е много висока по време на работа на двигателя, така че външната стена на цилиндъра има много охлаждащи ребра, за да се увеличи площта на разсейване на топлината. Цилиндрите обикновено са подредени в радиална или V-форма върху корпуса на двигателя. Обичайните радиални двигатели имат 5, 7, 9, 14, 18 или 24 цилиндъра.
При еднакъв обем на цилиндъра, колкото повече цилиндри, толкова по-голяма е мощността на двигателя. Буталото извършва възвратно-постъпателно движение в цилиндъра под налягането на изгорелите газове и това движение се преобразува във въртеливото движение на коляновия вал чрез мотовилката. Мотовилката свързва буталото и коляновия вал. Коляновият вал е компонентът, който извежда мощността на двигателя. Когато коляновият вал се върти, той задвижва перката през редуктора, генерирайки тяга. Освен това коляновият вал задвижва и някои аксесоари (като различни маслени помпи, генератори и др.). Клапанният механизъм се използва за управление на времето за отваряне и затваряне на всмукателните и изпускателните клапани.
