Поршнева́я маши́на, устройство, в котором преобразование энергии рабочего тела (пара, газа, жидкости) осуществляется с помощью поршня. При его движении изменяются параметры (давление, температура и др.) рабочего тела. При работе поршневой машины энергия рабочего тела может понижаться (двигатель) или повышаться (например, насос, компрессор). Впуск и выпуск рабочего тела (например, пара) в цилиндр поршневой машины регулируется распределительным устройством с помощью клапанов, золотников или самого поршня. Для поршневых машин характерна цикличность и прерывистость рабочего процесса. В большинстве поршневых машин поршень связан с коленчатым валом кривошипного механизма, с помощью которого возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала (или наоборот). Поршневые машины просты в управлении, экономичны, надёжны и долговечны. Различают: двигатель со встречным движением поршней (в основном двухтактный двигатель внутреннего сгорания – ДВС), в котором поршни в цилиндре движутся навстречу друг другу и образуют общую камеру сгорания; звездообразный двигатель (радиальный двигатель) – ДВС, цилиндры которого расположены радиальными лучами вокруг одного коленчатого вала через равные углы; V-образный двигатель, в котором цилиндры ДВС размещаются напротив друг друга под углом от 1 до 180° (наиболее часто 45, 60 и 90°) в форме латинской буквы V; роторно-поршневые машины с вращательным движением поршня; свободнопоршневой ДВС, в котором отсутствует кривошипно-шатунный механизм, а ход поршня от нижней мёртвой точки к верхней осуществляется под действием давления воздуха, сжатого в буферных ёмкостях, или пружины; оппозитный двигатель, в котором угол между рядами цилиндров ДВС составляет 180°, и др. Использование в поршневых машинах в качестве поршня плунжера позволяет осуществить работу в плунжерных насосах при повышенных давлениях.

Историческую справку о развитии поршневых машин см. в статьях Двигатель внутреннего сгорания, Дизель, Паровая машина и др.