真正实现速度的持续行驶时间的飞跃的是以内燃机为动力的汽车。
我们说过蒸汽汽车的缺点，相比之下，内燃机却轻便有力，操作简单，行驶同样的距离要携带燃料的重量轻多了。
1860年，法国人约翰·雷诺制成了气体发动机，并在1863年把这种发动机安装到车上进行了试验。1885年，德国人戈特利布·达姆勒获得了汽油发动机的专利权。第2年他的同胞卡尔·本茨(即生产奔驰车的公司的创始人)就制造了第一辆以汽油发动机为动力的机动三轮车，同年达姆勒制成了时速19千米的四轮车，自此以后，真正开始了汽车制造业的突飞猛进的发展。
达姆勒制造的第一辆汽车，可以说与现代汽车基本一致了。自达姆勒以后，机车从蒸汽机变为内燃机，飞机由螺旋桨变为喷气式，而汽车基本上还是老样子。实际上，汽车的换代改型并不比飞机的换代改型容易多少。达姆勒的车有一台四冲程汽油发动机和4个车轮，由后轮驱动，用离合器来切断或接通发动机和车轮间的联系。今天的汽车也是这样，只是部分结构有些改进。在19世纪末，对达姆勒的汽车做了一些有意义的改进然后才变成今天的汽车。主要的改进如：将发动机从前后车轴正中间的位置(现在的赛车还是放在此处)，移到了汽车的最前面。这个改变是法国的巴纳尔和鲁巴斯在1893年最早完成的。而齿轮做成的变速装置则是法国人梅代·博雷于1879年发明的，并于1891年首装于巴纳尔的车上。另外，我们知道：自行车也是后轮驱动的，它的动力传送是靠链条和齿轮，达姆勒的汽车也是这样。但到1895年，法国人多提昂·布顿首先用现在的所有汽车都使用的万向节代替链条传送动力。另一个革命性的变革是对车轮的改进。前面我们说过车轮的重要性，但是，自车轮诞生以来，对它的改进很小，车轮大都是木制的，或者再在上面包一层起保护使用的铜皮什么的。达姆勒的汽车也不例外，他的木制车轮上有层薄铁皮。1888年，英国人邓禄普开始设计橡胶轮胎，到1895年，车轮终于有了革命性的变革，法国人米谢兰兄弟制成了充气轮胎，使得汽车的行驶性能和乘坐的舒适性大为提高。到这个时候，汽车也就基本上成了现代汽车。在这以后，汽车制造者们竞相发展用于专门目的的汽车，同时努力提高汽车的行驶速度和安全性，还在汽车上装上了诸如空调、音响等附属设备，使得乘坐汽车变得越来越舒适。到这个时候，再好的千里马也只有去拉车的份了。
自电力汽车创下105.9千米的时速后，1902年，一辆蒸汽机汽车赛尔波利创下了120.8千米的时速的新记录。当然，并不能因为这个就保留它。汽油发动机汽车登场后，法国的德拉克汽车以时速167.5千米的记录，初次显示汽油车的实力。1906年，由马洛特驾驶的蒸汽汽车斯坦利又夺回记录，它的时速达到了203.8千米，而且第二年马洛特又继续努力，以至时速达到了310千米，但汽车翻到海里去了。
真正时速超过300千米的是英国的西格雷夫于1927年用“日光”号赛车创下的333千米的记录。此后，著名的马尔科姆·坎坝尔的“青鸟”号又连续打破世界记录。在1935年，用著名的罗尔斯·罗伊斯发动机为动力的“青鸟”号创造了时速489千米的记录。这种时速竞赛一直持续到二战以后还在进行。速度记录也越来越高，到后来有人甚至用火箭发动机为动力突破过1000千米的时速，但那已经不是通常意义上的汽车了。那些创造速度记录的汽车都不具有实用性，只是为了创造记录而特制的，而且创造记录时行驶的距离也不长。这些汽车大都造价昂贵，汽车外形大都是车头尖尖的，车身做成流线型，看起来像火箭。特别是汽车的轮胎要特制，因为时速超过200千米后，普通轮胎由于和地面摩擦产生高热，加上路面稍有不平即产生很强的振动而容易破裂。特制的造价昂贵的轮胎往往创造一个速度记录后就报废了。
最重要的一点是：即使是现在的高速公路，在平原地区的设计时速才120千米，在山区为80～100千米，根本无法容忍300多千米的时速。
