Ein luftgekühlter Motor verwendet in seinen Zylinderkopf eingegossene Kühlrippen, um die Wärme abzuleiten, anstatt einen flüssigkeitsgefüllten Kühler zu verwenden. Durch den Wegfall des Kühlers kann ein luftgekühlter Motor in Anwendungen verwendet werden, bei denen der Einbau eines Kühlers aus Platzgründen nicht möglich ist. Da der luftgekühlte Motor Wärme erzeugt, ermöglichen die Kühlrippen dem Wind und der Luft, die Wärme vom Motor wegzuleiten, ähnlich wie eine Person, die auf ein Stück Essen bläst, das zu heiß zum Essen ist. Der luftgekühlte Motor hat sich in allen Fahrzeugtypen von Flugzeugen, Traktoren und Sportwagen bis hin zu Motorrädern und Booten bewährt und hat sich als zuverlässig und langlebig erwiesen. Bei Anwendungen wie der Verwendung in Flugzeugen verhindert der luftgekühlte Motor, dass die extreme Kälte in großen Höhen Gefrierprobleme verursacht, wie sie beispielsweise flüssigkeitsgekühlte Flugzeugmotoren plagen.
Der luftgekühlte Motor ist aufgrund seines reduzierten Gewichts bei Motorrädern beliebt und wird bei einigen der teuersten Motorräder sowie den günstigsten Modellen verwendet. Obwohl oft für die enorme Wärmemenge kritisiert, die beim Stillsitzen an die Beine des Fahrers weitergegeben wird, ist ein luftgekühlter Motor immer noch die beliebte Wahl für viele maßgeschneiderte Motorräder weltweit. Viele Hersteller von Motorrädern im Touring-Stil haben sich dafür entschieden, flüssigkeitsgekühlte Versionen in Spitzenmotorrädern anzubieten. Das in den USA ansässige Motorradunternehmen Harley-Davidson bietet jedoch weiterhin luftgekühlte Motorkonfigurationen als primäres Motorpaket an.
Viele Geräte des Bauhandwerks verwenden einen luftgekühlten Motor als Antrieb. Dadurch kann das Gerät in rauen Klimazonen betrieben werden, ohne ein Einfrieren oder Überhitzen befürchten zu müssen. Durch den Wegfall des Kühlers, der Wasserpumpe und des Kühlmittels ist viel weniger Wartung erforderlich, um die Ausrüstung am Laufen zu halten. Die meisten nicht flüssigkeitsgekühlten Motoren arbeiten mit reduzierter Motordrehzahl, wodurch auch ein Teil des Verschleißes der internen Komponenten des Motors verringert wird. Eine der bemerkenswertesten Ausnahmen von dieser Regel ist die Kettensäge, die mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeitet.
Luftgekühlte Motoren, die mit hohen Motordrehzahlen arbeiten, sind oft 2-Takt-Versionen. Dieser Motortyp verwendet ein Gas-Öl-Gemisch im Kraftstofftank, und das Öl hilft, den Motor zu kühlen. Diese Art der Konfiguration eliminiert auch eine große Menge Öl im Kurbelgehäuse des Motors. Das Öl speichert die Motorwärme und trägt zu den Kühlschwierigkeiten bei einem 4-Takt-Motor bei. Aus diesem Grund benötigen viele 4-Takt-Motoren einen externen Motorölkühler, um die richtige Temperatur aufrechtzuerhalten.