Az Atkinson-ciklust megvalósító belsőégésű motort James Atkinson fejlesztette ki 1882-ben.

Az eredeti Atkinson-féle motorban a négy ütem (szívás, sűrítés, munkavégzés, kipufogás) a főtengely egyetlen fordulata alatt játszódott le. A dugattyú és a főtengely kapcsolata olyan, hogy a munkavégzési ütem lökethossza nagyobb, mint a sűrítési ütem lökethossza, ezáltal megnövelve a hatékonyságot a négyütemű Otto-motorokhoz képest.

Hogy miért? Komolyabb hőtani okfejtések nélkül: a sűrítés munkaszükséglete csökkenti a motor leadott teljesítményét. Vagyis azt Atkinson-ciklusban a motor kevesebb energiát feccöl bele a gázok nyomorgatásába, ugyanakkor a hosszabb terjeszkedési szakaszban többet vesz ki belőlük.

Az Atkinson-körfolyamat hatásfoka ugyan jobb, mint az Otto-körfolyamaté, ám az erőkifejtése nem olyan jó, ezért nem is használják önállóan. A hibrid hajtásláncokhoz viszont ideális, hisz a villanymotor kompenzálja ezt a hátrányukat. Ilyen elven működő benzinmotor található a Toyota Priusban, a Lexus LS 600h-ban, Mercedes S 400 Hybridben.

A ma alkalmazott Atinkson-ciklusos motorok azonban nem úgy működnek, mint az első. Ezeknél ugyanúgy két főtengelyfordulat alatt történik minden, mint a szimpla Otto-motorban, általában az alapjukat is egy meglévő motor adja. Itt a szelepek nyitási-zárási időinek változtatásával érik el ugyanezt a hatást: a szívószelep később zár, addig a motor nem sűrít. Az Atkinson-körfolyamatot használó motor esetén nem rossz ötlet tehát a töltési fok javítása, például valamilyen feltöltővel: ebben az esetben Miller-ciklusnak hívják a körfolyamatot. Ilyet motor a Mazda alkalmazott a 929-es típusában.