На головке цилиндров, которая закрывает цилиндры сверху, размещены детали газораспределительного механизма, камеры сгорания, отверстия под свечи или форсунки, запрессованы направляющие втулки и седла клапанов. Для охлаждения камер сгорания в головке вокруг них имеется специальная полость. Плоскость разъема между головками и блоком цилиндров уплотнена стальными прокладками, а крепление осуществляется шпильками с гайками. Отлиты головки из чугуна или алюминиевого сплава. Сверху они накрыты клапанной крышкой из штампованной стали или алюминиевого сплава. Обычно крышку уплотняют маслобензостойкой резиновой прокладкой.
Поршень представляет собой перевернутый днищем вверх цилиндрический стакан, отлитый из высококремнистого алюминиевого сплава. Он воспринимает давление расширяющихся газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал двигателя. Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбку) части. Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня, в которой проточены канавки для поршневых колец. Днище поршня с головкой цилиндров формируют камеру сгорания. Ниже головки выполнена юбка, которая направляет движение поршня. В юбке поршня имеются бобышки с отверстиями под поршневой палец.
При тепловом расширении работающего двигателя, поршень не должно заклинивать, поэтому его головку выполняют меньшего диаметра, чем юбку. Юбку изготовляют овальной формы с большой осью, перпендикулярной к оси поршневого кольца. Для предохранения от задиров зеркала цилиндра и улучшения приработки на юбку поршня можно наносить коллоидно-графитовое покрытие. На поршень устанавливают поршневые кольца: маслосъемные и компрессионные. Компрессионные кольца могут быть различной геометрической формы. Служат они для уплотнения поршня в гильзе цилиндра и предотвращения прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя.
Маслосъемные кольца также имеют различную геометрическую форму и служат для снятия излишков масла с зеркала цилиндра и не допускают попадания масла в камеру сгорания. Изготовляют поршневые кольца из белого чугуна. Маслосъемные кольца могут быть изготовлены из стали. Они состоят из двух стальных разрезных колец, одного стального гофрированного осевого и одного радиального расширителей. Для повышения прочности верхнее компрессионное кольцо хромируют, а остальные кольца покрывают оловом и молибденом, что ускоряет приработку колец. Для установки на поршень у колец есть разрез, который называют замком. Количество компрессионных колец, устанавливаемых на поршнях, на разных моделях двигателей может быть разным: обычно два или три. Маслосъемные кольца устанавливают по одному на поршень. Они имеют сквозные прорези для прохода масла через канавку внутрь поршня. Для маслосъемного кольца канавка поршня имеет один или два ряда отверстий для отвода масла.