这三种循环的最大区别在奥托循环压缩比等于膨胀比；米勒循环和阿特金森循环压缩比要小于膨胀比，但米勒循环没有复杂的连杆机构，而阿特金森循环有。

奥拓循环是由德国人尼古拉斯-奥拓根据前人的理论发明并应用。奥拓循环具有四个冲程，分别是吸气、压缩、做功、排气。其最大的特点是：压缩比等于膨胀比，在理论上，发动机在各个阶段都不会出现乏力，扭矩缺失的情况。它还具有运转平顺，升功率高的优点。

阿特金森循环由英国工程师詹姆士·；阿特金森于1882年发明。阿特金森循环发动机，在运作方面和传统的内燃机没有太大的差别，一样要经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但阿特金森循环发动机不同于普通内然机的是，它压缩行程和做功行程是不一样的。压缩行程要短于做功行程。所以它的压缩比要小于膨胀比。

米勒循环是米勒在1940年对阿特金森循环的改进。米勒循环和阿特金森循环一样，压缩比都是小于膨胀比。但米勒循环没有复杂的连杆机构。米勒循环通过改变进气门关闭的时间，改变压缩比。米勒循环在活塞压缩时，推迟进气门关闭的时间，使在进气过程进入气缸内的混合汽流出一部分到进气歧管内，从而改变压缩比。