柴油和汽油在挥发性、与空气的混合、所含能量、燃烧方式和排放特性等方面存在差异。

有能量的汽油更轻，成分是更小的分子。烃基化合物含有约8-10个碳原子，而柴油含有12-15个碳原子。燃烧时，碳越多，释放的能量就越大。因此，与同体积的汽油和柴油相比，柴油可以提供更高的能量。

热效率差不多，柴油发动机更省油是必然的。这就是为什么越大的车辆越倾向于使用柴油。燃烧方式也不同：汽油机是火花塞点火，柴油机是压缩点火，没有火花塞。

柴油和汽油从挥发性上的区别在于，汽油是挥发性的，而柴油是不挥发性的。所以我们去加油站，闻到的大味是汽油，不是柴油。

汽油与空气混合容易与空气混合。挥发性汽油容易进入空气。当然，汽油很容易与空气混合。这也是为什么汽油机会采用缸内直喷、分层喷射等方法来进一步优化汽油和空气的混合。混合后，燃烧会更完全。

柴油不容易与空气混合，所以柴油机容易燃烧不完全，有些部件燃烧不完全，排放出黑色的碳粒。所以柴油机容易冒黑烟，而且容易气味大。而技术成熟、燃烧好的柴油发动机不会冒黑烟，味道甚至比汽油机还要小。

排放特性方面，汽油在高温下燃烧剧烈，燃烧不完全的化合物在高温下会部分解离。主要排放物是一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。柴油发动机内空气较多，但由于混合不如汽油好，缺氧区域容易产生碳烟，这也是老柴油车在冷启动时加速快、烟滚滚的原因。因为空气多，柴油机排放的一氧化碳和碳氢化合物不多。颗粒物和氮氧化物是柴油机排放的主要物质。