通常、点火プラグは燃焼が伝播する速度を見込んで圧縮上死点の少し前で点火を行うが、それ以前にシリンダー内で自己着火するノッキングが発生することがある。ノッキングによる衝撃はピストンやシリンダーヘッドの損傷につながるため、通常は圧縮比を制限したりノッキングセンサーによりノッキングを検知すると点火時期を遅らせる方法がとられる。
燃焼室によるノッキングの起きにくさはメカニカルオクタン価と呼ばれ、これが高いエンジンはより高い圧縮比が実現できるため高出力で高燃費となる。メーカーはメカニカルオクタン価を上げるためにさまざまなシミュレーションや燃焼状態の観察を行っている。
バスタブ型.
楔型(ウェッジ型).
半球型.
また大きな半球形状を取った場合、圧縮比を高めていくにはピストン側のピストントップを大きく盛り上げる加工も不可欠であったため、ピストン側の重量増加を嫌った設計者によっては、後述の多球型燃焼室を採用して燃焼室の燃焼効率低下を最小限に抑えながら、ピストンの軽量化と同時に圧縮比を高める手法が採られることもあった。
多球型.
ペントルーフ型.
プレチャンバー型.
具体的には、点火プラグの周辺をキャップのようなもので覆い副燃焼室（プレチャンバー）とし、主燃焼室との間を細いオリフィスで結ぶ。そして主燃焼室における圧縮行程が進むと、オリフィスを経由して混合気がプレチャンバーに流れ込む（パッシブ式。他にプレチャンバーに直接混合気を送るアクティブ式もある）。その状態で点火プラグが点火すると、プレチャンバー内で発生した火炎がオリフィス経由で主燃焼室にジェット噴流となって噴き出し、主燃焼室内の混合気を一気に燃焼させる。
ディーゼルエンジンの燃焼室.
ディーゼルエンジンの燃焼室は、燃料噴射装置の方式によって、下記の二種類に大別出来る。ディーゼルエンジンのシリンダーヘッド下面は平らで、吸排気バルブの間にはバルブ挟み角が無く、全て平行配置である。
直接噴射式.