El motor radial tiene sus bancos de cilindros dispuestos en un círculo alrededor del cigüeñal. El motor radial típico tiene de tres a nueve cilindros y está refrigerado por aire. Este tipo de motor se usa principalmente en aviones debido en parte a su peso liviano y a su enorme potencial de potencia. El motor radial de giro relativamente lento permite que el motor accione una hélice sin el uso de un accesorio de reducción de engranajes, por lo que es el ajuste perfecto para un avión.
A diferencia del motor rotativo que normalmente funciona haciendo que los cilindros giren alrededor del cigüeñal, el motor radial funciona haciendo que el cigüeñal gire dentro del bloque del motor. A diferencia de un motor de automóvil que utiliza un cigüeñal largo para su bloque de motor recto largo, el motor radial usa un cigüeñal corto dentro del diseño del motor circular o redondo. Además, todas las bielas del pistón se unen al cigüeñal en un solo tiro o diario. Un vástago de pistón está unido al cigüeñal permanentemente y se conoce como el vástago maestro. Las otras varillas de pistón flotan libremente y giran alrededor del cigüeñal en los cojinetes unidos a los pasadores de la varilla maestra.
El diseño del motor radial se utilizó exclusivamente en bombarderos de la Segunda Guerra Mundial y se puede encontrar en los aviones B-17 y B-25 de los Estados Unidos. Muchos países europeos también operaron aviones equipados con motores radiales con gran éxito. Mientras que el motor de diseño radial produce grandes cantidades de caballos de fuerza, el bombardero B-17 utilizó cuatro versiones radiales sobrealimentadas, cada una capaz de producir 1,200 caballos de fuerza de sus 1,800 pulgadas cúbicas (aproximadamente 29.5 litros). Los aviones de combate de la época operaban principalmente con motores refrigerados por líquido en línea debido a la capacidad de montar los motores dentro de los paneles de la carrocería, lo que hacía que los aviones fueran más aerodinámicos.
Mientras disfrutaba de un gran éxito en la Segunda Guerra Mundial, el motor radial había sido reemplazado por diseños refrigerados por líquido en casi todos los aviones en el momento de la Guerra de Corea. Los avances en el diseño del motor, así como los componentes del motor, condujeron a plantas de energía enfriadas por líquido, más livianas y confiables. El radial ha visto pasar la gloria, y la evolución lo convirtió en un diseño obsoleto en solo unos pocos años. Sin embargo, las influencias del diseño radial se pueden encontrar en los modernos motores de motocicletas V-twin Harley-Davidson. Con las dos varillas de pistón unidas al cigüeñal en un único muñón, el motor refrigerado por aire Harley-Davidson funciona con muchos de los mismos diseños principales que el motor radial.