Работният процес на двутактов двигател на мотоциклет е както следва

1. Буталото се движи нагоре и смесеният въздушен поток влиза в картера.
2. Буталото се спуска, за да прехвърли налягането на смесения въздух към горивната камера, завършвайки първото компресиране.
3. След като сместа достигне цилиндъра, буталото се издига и затваря всмукателния и изпускателния отвор. Когато буталото компресира газа до минималния обем (това е второто компресиране), запалителната свещ се запалва.
4. Налягането на горенето избутва буталото надолу. Когато буталото достигне определена позиция, първо се отваря изпускателният отвор и изгорелите газове се изхвърлят, преди да се отвори всмукателният отвор. Новата смес влиза в цилиндъра, за да изцеди останалите отработени газове.
При една и съща скорост на въртене двутактов двигател изгаря повече пъти от четиритактов двигател, което води до по-висока мощност. Освен това, двутактов двигател е много по-лек и по-компактен от четиритактов двигател със същия работен обем. Следователно при състезателните автомобили двутактовият двигател има доминиращо предимство. Въпреки това, поради едновременното всмукване и изпускане на двутактовия двигател, когато оборотите на двигателя са ниски, изпускателният отвор се отваря за дълго време, Част от свежата смес ще бъде изхвърлена от изпускателния отвор заедно с отработените газове, така че мощността не е висока при долна скорост. Новият двутактов двигател е добавил някои компоненти за подобряване на този проблем, като YPVS на YAMAHA и SAEC на ATAC на HONDA SUZUKID. Поради натрупването на въглерод, генериран от изгарянето на двигателното масло и всмукателните и изпускателните отвори по стените на цилиндъра, износването на двутактов двигател е много по-бързо от това на четиритактов двигател.