เครื่องยนต์สูบเดียวหรือบางครั้งเรียกว่าเครื่องยนต์แบบลูกสูบคือ เครื่องยนต์ที่มี กระบอกสูบเพียงหนึ่ง กระบอก เครื่องยนต์ชนิดนี้มักใช้กับรถจักรยานยนต์รถสกูตเตอร์จักรยานยนต์ไฟฟ้า รถโกคาร์ทรถเอทีวีรถบังคับวิทยุเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องจักรทำสวน (เช่นเลื่อยยนต์เครื่องตัดหญ้าเครื่องพรวน ดิน และ เครื่องตัด หญ้าแบบใช้สาย ) เครื่องยนต์สูบเดียวมีทั้งแบบ4 จังหวะและ2จังหวะ

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์หลายสูบ เครื่องยนต์สูบเดียวมักจะเรียบง่ายและกะทัดรัดกว่า^{[ 1 ]}เนื่องจากมีศักยภาพในการไหลของอากาศรอบทุกด้านของกระบอกสูบมากกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศจึงมักมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับเครื่องยนต์สูบเดียวเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์หลายสูบ ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักและความซับซ้อนของเครื่องยนต์สูบเดียวที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว

ข้อเสียของเครื่องยนต์สูบเดียว ได้แก่ การส่งกำลังที่ไม่ราบเรียบมากขึ้นในแต่ละรอบ และระดับการสั่นสะเทือนที่สูงขึ้น^{[ 2 ]}การส่งกำลังที่ไม่สม่ำเสมอหมายความว่าเครื่องยนต์สูบเดียวมักต้องการล้อช่วยแรง ที่หนัก กว่าเครื่องยนต์หลายสูบที่เทียบเท่ากัน ส่งผลให้ความเร็วรอบเครื่องยนต์เปลี่ยนแปลงช้าลง เพื่อลดระดับการสั่นสะเทือน มักจะใช้เพลาสมดุลมากกว่าเครื่องยนต์หลายสูบ^{[ 3 ]}รวมถึงวิธีการที่รุนแรงกว่า เช่น ก้านเชื่อมต่อจำลอง (ตัวอย่างเช่นDucati Supermono ) ^{[ 4 ] [ 5 ]}อุปกรณ์ปรับสมดุลเหล่านี้สามารถลดข้อดีของเครื่องยนต์สูบเดียวในด้านน้ำหนักและความซับซ้อนที่ลดลงได้

เครื่องยนต์สูบเดียวส่วนใหญ่ที่ใช้ในรถยนต์ใช้เชื้อเพลิงเป็นน้ำมันเบนซิน (และใช้รอบการทำงานสี่จังหวะ ) ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ ดีเซลสูบเดียวก็ถูกนำมาใช้ในงานที่อยู่กับที่เช่นกัน (เช่นLombardini 3LD และ 15LD)

เครื่องยนต์แบบแยกลูกสูบ ( split-single)เป็นอีกรูปแบบ หนึ่ง ที่ใช้ลูกสูบสองตัวซึ่งใช้ห้องเผาไหม้ร่วมกันเพียงห้องเดียว

รถจักรยานยนต์รถยนต์ และการใช้งานอื่นๆ ในยุคแรกๆเช่น เครื่องยนต์เรือ มักจะใช้เครื่องยนต์สูบเดียว การกำหนดค่านี้แทบจะใช้เฉพาะในเครื่องมือพกพา รวมถึงเครื่องจักรทำสวนเช่น เครื่องตัดหญ้า^{[ 9 ]}เครื่องยนต์สูบเดียวยังคงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในรถจักรยานยนต์รถสกูตเตอร์ รถโกคาร์ทรถสามล้อเครื่องและโมเดลควบคุมด้วยวิทยุตั้งแต่ปี 1921 ถึง 1960 รถแทรกเตอร์ Lanz Bulldogใช้เครื่องยนต์สองจังหวะสูบเดียวขนาดใหญ่ที่ติดตั้งในแนวนอน^{[ 10 ]}อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์เหล่านี้แทบจะไม่ถูกนำมาใช้ในรถยนต์และรถแทรกเตอร์สมัยใหม่แล้ว เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเครื่องยนต์

เครื่องยนต์สูบเดียวยังคงเป็นรูปแบบเครื่องยนต์ที่พบได้บ่อยที่สุดในรถสกูตเตอร์ และ รถจักรยานยนต์กำลังต่ำHonda Super Cub (รถยนต์ที่มียอดขายรวมสูงสุดนับตั้งแต่เปิดตัวในปี 1958) ใช้เครื่องยนต์สูบเดียวสี่จังหวะขนาด 49 ซีซี (3.0 ลูกบาศก์นิ้ว) นอกจากนี้ยังมีรถจักรยานยนต์สปอร์ต สูบเดียวหลายรุ่น (เช่นKTM 690 Duke R ) รถจักรยานยนต์แบบ Dual-Sport (เช่นBMW G650GS ) และ Royal Enfield 500 Bulletที่มีสไตล์คลาสสิก^{[ 11 ] [ 12 ]}

รถจักรยานยนต์รุ่น Moto3 ในการแข่งขัน MotoGP World Championshipใช้เครื่องยนต์ 4 จังหวะ 250 ซีซี (15.3 ลูกบาศก์นิ้ว) สูบเดียว มาตั้งแต่เปลี่ยนจากเครื่องยนต์ 2 จังหวะ 125 ซีซี (7.6 ลูกบาศก์นิ้ว) ในปี 2012

เครื่องยนต์ประเภทอื่นๆ เช่นเครื่องยนต์แบบคาน และ เครื่องยนต์สเตอร์ลิงบางประเภททำงานโดยใช้กระบอกสูบเดียว ดังนั้นจึงอาจถือได้ว่าเป็นเครื่องยนต์กระบอกสูบเดียวเช่นกัน