Luchtkoeling is zeer eenvoudig, maar wordt helaas bij recente voertuigen niet meer toegepast.
Motoren die luchtgekoeld zijn, maken gebruik van een cilinders met koelvinnen boven op de zuigerkop en rondom de cilinder. Deze vinnen voeren dan de warmte af door warmteoverdracht, en weg van de cilinder.
Wanneer het voertuig rijdt en de motor draait, wordt lucht over de vinnen geblazen om de warmte verder af te voeren. Een door een riem aangedreven ventilator die op de vinnen blaast of een elektrische ventilator kan op sommige voertuigen worden ingebouwd om de motor koel te houden. Andere motoren verwarmen het interieur van het passagierscompartiment door gebruik te maken van de warme lucht die uit de motor komt.
Luchtgekoelde motoren hebben moeite om een constante optimale bedrijfstemperatuur te handhaven. In extreem warme of koude omstandigheden kan de werking van de motor worden aangetast.
Luchtgekoelde motoren hebben voordelen: ze zijn lichter, hebben geen waterpompen, koelvloeistof of slangen, thermostaten of radiateurs nodig.
De belangrijkste nadelen ervan zijn de snelle opwarming en de slechte handhaving van een constante motortemperatuur. Dit kan de prestaties van de motor benadelen, maar ook de uitstoot bij grote weersveranderingen, vooral in de zomer met hoge temperaturen of in de winter met extreem koude temperaturen.