汽车发动机飞轮是一种转动惯量很大的盘形零件，其作用如同一个能量存储器，对于四冲程发动机来说，每四个活塞行程就做功一次，即只有做功行程做功，而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。因此曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况，在曲轴后端装置飞轮。四冲程发动机只有燃烧，也就是膨胀过程是对外做功的，其余的进气、压缩、排气冲程都不对外做功。燃烧过程，化学能转换为热能，热能通过活塞、曲轴再转换为转动的机械能。转动的机械能，其中一部分储存在飞轮里(带动飞轮旋转)、其余的则转换为有用的功。进气、压缩、排气冲程则要靠飞轮储存的转动动能带动曲轴来完成。飞轮靠旋转来储存机械能。
其实就是利用自身的惯性原理，飞轮具有较大的惯性矩，高速转动具有很大的动能，所以开车时要先用电力驱动飞轮转起来，当飞轮的动量达到一定程序能自主完成内燃机的冲程工作时，就可以不再用电力驱动了。而后，飞轮的转动其机械能其实是由汽油或柴油燃烧中产生的一部分能量带动的。汽车上通过他的惯性矩降低引擎转速的变化速度，使运行平稳。
1、首先，使发动机正常顺利工作。这也是飞轮的最重要的作用，说白了就是利用飞轮旋转的惯性，使发动机工作时进气、压缩、做功、排气四个工作过程循环顺利进行。四冲程的发动机只有做功一个冲程吸气、压缩、排气的能量来自飞轮存储的能量。飞轮的主要作用是储存发动机做功冲程外的能量和惯性。
2、其次，可以用来减少发动机运转过程的速度波动。发动机起动时，起动电机工作，通过电机上的小齿轮，与飞轮外周的齿圈啮合，带动发动机曲轴旋转，使发动机起动。在发动过程中，将发动机做功行程的部分能量储存起来，以克服其他行程的阻力，使曲轴均匀旋转。
3、此外，通过安装在飞轮上的离合器，把发动机和汽车传动系统连接起来。发动机起动时，与曲轴刚性连接，在曲轴的动力输出端，也就是连变速箱和连接做功设备的那边，可以作为发动机正时标记的核对。且作为离合器的一部分，可与离合器压盘结合或分离。
汽车发动机飞轮一般由飞轮、齿圈、离合器定位销、轴承等组成。现在随着爱车族的不断钻研扩展，发动机飞轮已演变出实用的好多类型，如双质量减震飞轮、铝合金T6飞轮、轻质量飞轮等主要用于赛车和特殊爱好者使用，安装这种飞轮以后，发动机加速快，缺点是收油门后减速也快。需要注意的是，汽车发动机飞轮在长时间工作之后，逐渐会减短寿命。
