Głowica nowoczesnego silnika spalinowego jest jego najbardziej skomplikowanym elementem. Jej zasadniczym zadaniem jest zamkniecie przestrzeni, w której następuje spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej, a którą z drugiej strony zamyka denko tłoka. Głowice mają zwykle bardzo skomplikowane kształty, dlatego wykonuje się je ze stopów lekkich lub z żeliwa. Bardzo często, choć nie zawsze, są w nich umieszczane komory spalania. Powinny być one wykonane z dużą dokładnością, tak aby w danym egzemplarzu silnika różnica ich wielkości była nie większa, niż 1 cm sześć.
W głowicy współczesnego silnika znajdują się wszystkie elementy rozrządu. Tak więc jest do niej zamocowany wałek rozrządu, są wciśnięte prowadnice trzonków zaworów, a w specjalne gniazda są wstawione przylgnie zaworów. W silnikach, w których wałek rozrządu nie znajduje się w głowicy, zamiast niego jest umieszczony zespół dźwigni zaworowych wraz ze wszystkimi współpracującymi z nimi elementami. Nazywa się go popularnie klawiaturą, z racji niewielkiego podobieństwa do klawiszy fortepianowych.
W głowicy silnika znajdują się także kanały dolotowe i kanały wylotowe, uformowane w specjalny sposób, ułatwiający przemieszczanie się słupa gazu zasysanego, bądź wydmuchiwanych z niego spalin.
Istnieją dwa zasadnicze rozdaje głowic silników spalinowych: głowice silników chłodzonych cieczą i silników chłodzonych powietrzem. W głowicach chłodzonych cieczą są wykonywane specjalne kanały, dzięki którym chłodząca ciecz może dotrzeć do wszystkich punktów, wymagających intensywnego chłodzenia, a następnie przedostać się do bloku silnika lub bezpośrednio do pompy wodnej, skąd trafi do chłodnicy. W takich głowicach jest często montowany termostat, gwarantujący szybkie rozgrzewanie się silnika i późniejsze utrzymywanie go we właściwej temperaturze roboczej. Głowice silników chłodzonych powietrzem są, podobnie jak ich cylindry, bardzo gęsto użebrowane. Często znajduje się w nich termostat, sterujący przysłonami powietrza chłodzącego.
W głowicach znajdują się gniazda świec zapłonowych, a w przypadku silników z zapłonem samoczynnym, gniazda wtryskiwaczy oraz gniazda świec żarowych, ułatwiających rozruch zimnego silnika. Wtryskiwacze są coraz częściej spotykane również w silnikach z zapłonem iskrowym.
Zobacz też: Układ wtryskowy