4ストロークエンジンに比べて運動エネルギーの消費が少ない（ピストン1往復分消費が少ない）。反対に燃焼効率は悪い。
圧縮比が低く、爆発間隔も短いためストールしにくい。
ガソリンエンジンの場合、4ストロークエンジンに比べカムと動弁機構が不要で、部品点数が少なく構造が単純となり、製造コストは低く軽量な点がメリットとなる。ディーゼルエンジンや新世代のガソリンエンジンではカムとかさ状排気バルブを持つためこの限りではない。
ガソリンエンジンでは、混合気の逆流を防ぐための弁（ロータリーバルブ、リードバルブ）が設けられているものがある。この場合クランク室内で混合気を一次圧縮するため、クランク室は密閉構造であり、潤滑油の流入・流出経路を設けることができない。そのためクランク室内部は外部から潤滑油と燃料を混合供給し潤滑する。2ストロークエンジン用オイルはシリンダー、クランク周りの潤滑、冷却の後、燃焼排出される。燃焼を前提として合成されているため、これを前提としていない4ストロークエンジン用オイルを転用するとカーボン堆積などのエンジン不調を招く。
排気ガスが汚い（完全に燃焼せず、未燃焼ガスの吹き抜けが起こるためCOとHCが多い）。同じ理由で、4ストロークエンジン比で燃費が劣る。またエンジンオイルを燃料と一緒に燃焼させるために、排気ガス中の有毒物質が多い。
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エンジン音が高く静粛性に乏しい（排気脈動による高周波音）。
ガソリンエンジンの場合、排気管の途中にエキスパンションチャンバーと呼ばれる部屋を設ける場合が多い。チャンバーのエンジン側は徐々に断面積を拡大するディフューザーとして排気流速を高める効果がある。またチャンバー後端の絞り込みにより発生する排気圧力波の反射を利用し、排気管内のガスの一部をシリンダー内に押し戻し、未燃焼ガスの流出を減らし、充填効率を高めることができる。排気脈動は回転数や負荷、排気温度などの条件により大きく変化するが、チャンバーの形状によってエンジン特性を決める、または変えることができる。チャンバーは各気筒ごとに一本ずつが望ましい。自動車・二輪車用エンジンは幅広い回転域を使用するが、チャンバーの形状は走行中は変えることが出来ないため、必然的に特定の回転域で充填効率が高まり、高トルクが得られる。この回転域を「パワーバンド」と称する。模型用エンジンにおいてはこの状態を称して「パイプインした」という。この特性を2ストロークエンジンの醍醐味として愛好する者も多い。
ガソリンエンジンの場合、ピストンをはじめ、各ピンやジャーナル部に潤滑油を圧送するポンプを持たないものが多く、それらは高速道路の長い下り坂などで、高回転時にスロットルの全閉時間が長くなると潤滑ができなくなり、焼き付きを起こすことがある。そのためにワンウェイクラッチを用いたフリーホイール機構が考案された。