液冷式发动机或是液冷式引擎是描述发动机在运作时产生的废热是经由环绕在汽缸外围的冷却液的管线加以排除。冷却液在吸收汽缸的热量之后会通过一个热交换器，将吸收的热量与外界的空气进行交换，接着冷却液会回到储存箱中继续循环运作。
大部分的冷却液是以水和其他添加物（如乙二醇）混合之后使用，因此也有人将此种发动机称为水冷式发动机。液冷式发动机或是引擎常见于螺旋桨活塞发动机或者是汽车的引擎使用上。早期的设计还分为加压与不加压两种型态。不加压的意思是指冷却管线当中的压力与外界大气压力相同，加压则以密闭的方式维持一个较高的压力。
加压的液冷式发动机的散热效果较好，发动机可以较高的转速持续运作，使用在飞机的发动机上面时，比较不会受到高度的影响而大幅减弱散热的效果。
相对于气冷式发动机，液冷式发动机的设计比较复杂，生产上的精密度要求也比较高。对飞机的使用来说，液冷式发动机虽然有冷却水箱以及管线的体积，但是在正面的截面积上还是比气冷式发动机要小，飞行时产生的阻力也较低。可是在作战中管线发生损坏的时候，液冷式发动机很快就会因为缺乏有效的冷却而无法继续运作，相对于气冷式发动机而言，对抗作战损坏的能力较差。
