Цикл Аткинсона — модифицированный цикл Отто 4-х-тактного двигателя внутреннего сгорания.

Предложен английским инженером Джеймсом Аткинсоном.

В 1886 году Аткинсон предложил изменить соотношение времён тактов цикла Николауса Отто. В двигателе Аткинсона рабочий ход (3-й такт цикла Отто) был увеличен за счёт усложнения кривошипно-шатунного механизма. В XIX веке двигатель распространения не получил из-за сложной механики. В XXI веке двигатель Аткинсона с компьютерным регулированием времён тактов применяется, например, в автомобилях «Toyota Prius».

1-й такт: фаза всасывания смеси бензина и воздуха увеличена за счёт закрытия впускного клапана с небольшим регулируемым запаздыванием, когда поршень уже прошёл нижнюю мертвую точку и начал уменьшать надпоршневой объём. Часть смеси начинает выбрасываться обратно во впускной коллектор. К моменту закрытия клапана в надпоршневом объёме оказывается необходимое точное количество смеси.

Цикл Аткинсона позволяет получить лучшие экологические показатели и экономичность, но требует высоких оборотов. На малых оборотах выдаёт сравнительно малый момент и может заглохнуть.

На Toyota Prius особенно выгодно применение двигателя Аткинсона, так как на малых оборотах он не нагружается. Prius разгоняется электро-мотором, который выдаёт полный момент в широком диапазоне оборотов.