U型エンジン
二つめは2本のクランクシャフトがお互いに逆回転する構造にする事で、前後バンクで各々に発生する回転モーメントを相殺でき、多くの場合にバランスシャフトが不要となる点である。 これにより2軸式としたことで構成部品が増加した重量面でのデメリットを緩和することが可能になる(ただしYZR500(OW61)や、そのレプリカモデルであるRZV500Rでは、前後バンクの2本のクランクに挟まれた出力軸を持つため同方向に回転しており、公道走行用の市販車であるRZV500Rはその出力軸にバランスシャフトを内蔵している)。
この形式の先鞭を付けたのは1967年のヤマハの250 ccワークスレーサーであるRD05Aで、そのエンジンは1964年から1966年の125 ccクラスで実績のあった水冷直列2気筒125 ccのRA97のエンジンを上下に重ねて4気筒化するという奇策により完成した物であった。 RD05Aは250 ccクラスで大きな実績を納め、後に125 cc版のRA31も投入されたものの、500 ccクラスでは並列4気筒が採用されたために一時的に2軸V4は姿を消す事となったが、1982年のYZR500 (0W61) にて復活を遂げ、その後2002年のMotoGP規定完全移行に至るまで、ホンダを除く各ワークスチームの2ストローク500 ccレーサーの主流であり続けた。
ガソリンエンジンとして、第一次世界大戦中の1916年、イギリスのデイムラーはそれまでの戦車向け105馬力直列エンジンの'Silent Knight'エンジンをベースに、二重直列レイアウトのエンジンを開発した。このエンジンはU型エンジンと同様の2つのシリンダーバンクが一つのクランクケースを共有する外見を有していたが、実際には2本のクランクシャフトはそれぞれ独立して4速トランスミッションを動かしていた為に厳密にはU型エンジンとは異なる物であった。このエンジンは試作のみで終わり、戦車に搭載される事もなかった。
最初に実用化されたU型エンジンは、24.3リッター16気筒のブガッティ・U16エンジン(英語版)である。このエンジンは当初航空機用エンジンとしてブガッティの創業者であるエットーレ・ブガッティの設計により1915年から1916年に掛けて開発され、特許も取得された。後にブガッティはアメリカのデューセンバーグにもライセンスを供与し、40基が製造された。