在自然吸气发动机中，气缸内的活塞下行时，会形成一个较高的负压区域。这个负压区域使得进气门打开，让新鲜的空气从进气道进入到气缸内。同时，油门踏板的位置决定了进气门的开启程度，以调节进气量。
进入气缸内的空气会与汽油混合形成可燃气体。在汽缸顶部，有一个火花塞，它会在正时点产生火花，点燃混合气体。燃烧后的高温和高压气体会推动活塞向上运动，完成一次工作循环。
然后，废气会通过排气门排出气缸。排气门的开启由凸轮轴控制，它会在活塞底部运动时打开，让废气排出。排气门的开启时间和程度也会影响发动机的输出功率。
自然吸气发动机的工作原理涉及到多个系统的协调工作。例如，点火系统负责控制火花塞的点火时机，燃油系统负责供应适量的汽油，进气系统负责保证充分的空气进入气缸。这些系统的协调性能影响着发动机的性能和效率。