Разнообразных роторных двигателей за почти два столетия было предложено немало, но до серийного производства «дорос» пока лишь один. В середине ХХ в., а точнее — в 1957 году, немецкие конструкторы Феликс Хайнрих Ванкель, Вальтер Фрёде и Ханс-Дитер Пашке работавшие в фирме NSU, запатентовали двигатель, который ныне известен всему миру как: двигатель Ванкеля, роторно-поршневой двигатель (rotary piston engine), роторный двигатель (rotary engine) или просто — «ванкель» (Wankel-motor). Поначалу он назывался более скромно — крайсколбенмотор (ККМ), буквально — кругопоршневой двигатель.
Роторный двигатель, в самом простом варианте, состоит всего из трех основных деталей. В центре, похожего на барабан корпуса или статора на подшипниках установлен эксцентриковый вал, подобный коленчатому валу одноцилиндрового двигателя. На «шатунную» шейку вала (она большого диаметра, поэтому вал и называется эксцентриковым, а не коленчатым, хотя по сути это — одно и то же) свободно надет роторпоршень треугольной формы с выпуклыми гранями. К ротору внутри прикреплена шестерня c внутренними зубьями, зацепленная с пустотелой центральной шестернёй, которая жестко зафиксирована в центре корпуса. Эксцентриковый вал проходит сквозь центральную шестерню. Число зубьев шестерён соотносится как 2/3, это обязательное условие!
При вращении эксцентрикового вала шестерня ротора обкатывается по неподвижной центральной шестерне, подобно тому, как обруч обкатывается по тонкой талии гимнастки. В результате ротор совершает планетарное движение, то есть вращается и одновременно его центр движется по кругу. Каждая из трех вершин ротора описывает при этом траекторию, немного напоминающую силуэт классической гитары. По этой линии, называемой в математике эпитрохоидой, точно обработана и отшлифована внутренняя поверхность корпуса. Между гранями ротора и корпусом образуются три замкнутые рабочие камеры, в виде полумесяцев, объём которых меняется от максимума до минимума при взаимном вращении эксцентрикового вала и ротора на нём. Уплотняются рабочие камеры подпружиненными пластинами, установленными в прорезях вершин и кольцами на торцах ротора. Уплотнения прижимаются ленточными пружинами-экспандерами к внутренней поверхности (зеркалу) корпуса и плоским боковым крышкам и скользят по ним. В каждой из трёх рабочих камер происходят те же процессы, что и в цилиндре четырехтактного поршневого мотора: впуск, сжатие, расширение и выпуск. Так что по принципу работы роторный двигатель принципиально не отличается от поршневого ДВС. Впуск и выпуск осуществляются через окна в корпусе или, в современных моделях, его боковых крышках, которые открывает и закрывает при своём движении сам ротор. Так что, клапаны газораспределения вместе с их громоздким и сложным приводом теперь не нужны.