二沖程發動機的概念產生於19世紀中期。1900年8月20日，法國人科爾梅裏率先發明了世界上第壹輛二沖程摩托車，並在巴黎申請了發明專利。1901年，另壹家法國發動機制造商萊昂？Cordoniere註冊了他的伊克西翁發動機並申請了專利證書。這種發動機的問世標誌著二沖程摩托車生產的開始。與此同時，英國人阿爾弗雷德？答？斯科特正致力於開發世界上第壹臺雙缸二沖程發動機。20世紀30年代，德國DKW公司的研究工作取得了很大進展，施努勒在1932獲得了尾氣凈化技術專利，標誌著二沖程摩托車真正到了成熟階段。
與四沖程發動機相比，二沖程發動機具有以下優點:不需要復雜的氣門機構，因此發動機體積小，結構簡單，重量輕，便於制造和維修；曲柄旋轉360°完成壹個工作循環，而四沖程發動機的曲柄旋轉720°完成壹個工作循環。所以理論上，在曲軸轉速和排氣量相同的情況下，二沖程發動機的功率是四沖程發動機的兩倍。扣除掃氣等因素造成的功率損失，實際輸出功率仍比四沖程發動機高50%~70%。所以在摩托車最高級別的大獎賽GP500中，二沖程賽車最受歡迎，比如本田NSR500和雅馬哈YZR500。
但是二沖程發動機的不足也很明顯；因為二沖程發動機的潤滑油參與燃燒，潤滑效果不如四沖程發動機，所以工作環境惡劣，零件磨損大。壹般來說，二沖程發動機的使用壽命只有四沖程發動機的1/3~1/2。此外，由於二沖程發動機在低速時排氣和掃氣不充分，參與燃燒的潤滑油難以充分燃燒，廢氣中的碳氫化合物含量急劇增加，遠高於四沖程摩托車。這在當前環保至上的環境下，是壹個致命的缺陷。為此，2002年，國際汽車聯合會修改了GP大獎賽的規則，用MotoGP取代了GP500。曾經不可壹世的二沖程賽車退出了這項最高級別的比賽，取而代之的是全合壹的四沖程戰車，如雅馬哈YZR-M1和鈴木GSR-V，二沖程摩托車在市場上的走勢也是微乎其微。目前只有少數廠家繼續生產小排量二沖程摩托車，如西班牙德比公司生產的“紅彈”GPR125Racing。