Periode dari titik terjadinya tekanan ledakan sampai titik terjadinya temperatur pembakaran maksimum merupakan tahap pembakaran utama.
Karakteristik tahap ini adalah injeksi bahan bakar telah berakhir, sebagian besar bahan bakar dibakar selama periode ini, sekitar 80 persen dari total panas dilepaskan, dan suhu gas naik ke titik tertinggi. Namun karena gerakan piston ke bawah, volume silinder bertambah, sehingga tekanan di dalam silinder tidak banyak berubah. Pasokan minyak berakhir pada tahap ini.