Il s'agit, comme son nom l'indique, d'un moteur où les cylindres sont placés les uns à côté des autres sur une rangée ou horizontalement. À quelques exceptions près, les moteurs à cylindres en ligne sont configurés avec 5 cylindres voire moins.
Bien que les moteurs à six cylindres en ligne démontrent d'excellentes performances, ils prennent beaucoup d'espaces en longueur et ne peuvent en aucun cas être installés de manière transversale avec une transmission intégrale. En cas de configuration à six cylindres, la construction d'un moteur en V est privilégiée.
En plus des moteurs à cylindres en ligne et des moteurs en V, les moteurs à plat subsistent parcimonieusement en raison de leurs coûts de construction très élevés.