Il periodo dal punto in cui si verifica la pressione di esplosione al punto in cui si verifica la temperatura massima di combustione è lo stadio di combustione principale.
La caratteristica di questa fase è che l'iniezione di carburante è terminata, la maggior parte del carburante viene bruciata durante questo periodo, circa l'80 percento del calore totale viene rilasciato e la temperatura del gas sale al punto più alto. Tuttavia, a causa del movimento verso il basso del pistone, il volume del cilindro aumenta, quindi la pressione nel cilindro non cambia molto. La fornitura di petrolio termina in questa fase.