A motorkerékpár kétütemű motorjának működési folyamata a következő

1. A dugattyú felfelé mozog, és a kevert légáram belép a forgattyúházba.
2. A dugattyú leereszkedik, hogy a kevert levegő nyomását az égéstérbe továbbítsa, ezzel befejezve az első összenyomást.
3. Miután a keverék elérte a hengert, a dugattyú felemelkedik, és bezárja mind a szívó-, mind a kipufogónyílásokat. Amikor a dugattyú a minimális térfogatra sűríti a gázt (ez a második kompresszió), a gyújtógyertya meggyullad.
4. Az égés nyomása lefelé nyomja a dugattyút. Amikor a dugattyú elér egy bizonyos pozíciót, először a kipufogónyílás nyílik meg, és a kipufogógáz kiürül, mielőtt a szívónyílás kinyílik. Az új keverék belép a hengerbe, hogy kinyomja a maradék kipufogógázt.
Ugyanazon fordulatszám mellett a kétütemű motor többször ég, mint egy négyütemű, ami nagyobb teljesítményt eredményez. Ráadásul egy kétütemű motor sokkal könnyebb és kompaktabb, mint egy azonos lökettérfogatú négyütemű motor. Ezért a versenyautókban a kétütemű motornak van domináns előnye. A kétütemű motor egyidejű szívó- és kipufogógáza miatt azonban alacsony fordulatszám mellett a kipufogónyílás hosszú időre kinyílik, a friss keverék egy része a kipufogógázzal együtt távozik a kipufogónyílásból, így alsó fordulatszámon nem nagy a teljesítmény. Az új kétütemű motor néhány komponenssel javítja ezt a problémát, ilyen például a YAMAHA YPVS és a HONDA ATAC SUZUKID SAEC. A motorolaj elégetése során keletkező szén felhalmozódása és a hengerfalakon lévő szívó- és kipufogónyílások miatt a kétütemű motor kopása sokkal gyorsabb, mint a négyüteműé.