Прежде чем посвятить свою жизнь разработке двигателей, Николаус Отто работал продавцом в продуктовом магазине Кельна. В 1860 году он прочитал о двигателе Этьена Ленуара, который работал на светильном газе и был настолько заворожен идеей, что в 1861 году построил собственный образец.
Отто провел множество экспериментов с двигателем Ленуара в поисках лучших характеристик. Одним из интересных открытий, которых он совершил было наблюдение того, что если поршень двигателя сжимает поступающую смесь воздуха и топлива, то, после воспламенения этой смеси выделялось достаточно энергии, чтобы провернуть коленчатый вал сразу на несколько оборотов.
Хотя Отто обнаружил несколько многообещающих способов для улучшения творения Ленуара, создание двигателя с тактом сжатия было не простой задачей. К тому времени Николаус уже потратил все свои сбережения и даже те, что занял у друзей. Чтобы продолжить исследования и разработать новый двигатель, ему нужны были деньги.
Некоторое время Ойген Ланген руководил семейным бизнесом по переработке сахара в Кельне, но, как и у Николауса Отто, его настоящей страстью были наука и технологии. Ланген стал довольно богатым человеком благодаря семейному бизнесу и нескольким собственным предприятиям. В 1863 году дела его шли гладко, и он искал новое предприятие. Ланген тоже читал о двигателе Ленуара и размышлял, какую пользу такое устройство может принести промышленности.
Как именно встретились Отто и Ланген, неизвестно. Возможно, Отто искал у Лангена финансовой помощи, или, возможно, они встретились через общих знакомых. Тем не менее, 9 февраля 1864 года Ланген стал свидетелем работы двигателя Отто и сразу понял потенциал изобретения и его изобретателя. 31 марта 1864 года Ланген и Отто основали компанию NA Otto & Cie по разработке и производству двигателей внутреннего сгорания.
Прошло три года экспериментов и усовершенствований, прежде чем NA Otto & Cie разработала коммерческий двигатель, превосходящий всех конкурентов. Одноцилиндровый "Otto-Langen" мощностью 0,5 л.с. публично дебютировал на Международной выставке 1867 года в Париже (Exposition Universelle de 1867). Внешне в двигателе не было ничего примечательного, но интерес публики резко возрос, когда демонстрация показала, что он потребляет вдвое меньше газа, чем другие двигатели той же мощности. Удивительно эффективная работа двигателя принесла ему главный приз на выставке.
Для охлаждения цилиндр окружала водяная рубашка. В двигателе Отто-Лангена использовалась термосифонная циркуляция. По мере нагревания вода выходила из верхней части водяной рубашки и перетекала во внешний резервуар. При этом холодная вода подавалась из внешнего резервуара в двигатель.
Из-за свободного поршня работа цилиндра не была напрямую связана с частотой вращения приводного вала. При небольшой нагрузке в цилиндре могло происходить воспламенение один раз на каждые 25 оборотов главного приводного вала. При больших нагрузках этот показатель мог достигать одного раза на каждые два оборота. Двигатель обычно работал при частоте вращения главного приводного вала 90 об/мин. Однако скорость можно было увеличить до 120 об/мин или снизить примерно до 30 об/мин.
Цилиндр ранних двигателей Отто-Лангена имел рифленую форму и напоминал греческую колонну, но эта дорогостоящая особенность была исключена в более поздних двигателях.
Успех на Международной выставке в Париже принес поток заказов, которые NA Otto & Cie не смогла выполнить из-за малого капитала. Людвиг Август Розен-Рунге, бизнесмен из Гамбурга, оказал финансовую поддержку, и в 1869 году компания была переименована в Langen, Otto & Roosen. В том же году фабрика была переведена в Дойц. Так же в январе 1872 года была основана новая компания Gasmotoren-Fabrik Deutz AG (Deutz). В том же году к Deutz присоединились Готлиб Даймлер и его протеже Вильгельм Майбах.
Майбаху было поручено модернизировать двигатель Отто-Лангена, чтобы упростить его конструкцию и снизить себестоимость производства. В обновленной версии был исключен вал вспомогательных агрегатов и все управление теперь осуществлялось от главного вала. Обновленный двигатель появился в продаже в конце 1873 года.
Версия мощностью 0,25 л.с. была самой маленькой моделью Otto-Langen: ее высота составляла 2,1 м, а вес - 408 кг. Чтобы повысить мощность, двигатель увеличивали в размерах. Однако конструкция с вертикальным цилиндром и длинной рейкой, имела практические ограничения на высоту и вес двигателя. Вертикально движущийся поршень имел тенденцию вызывать значительные вибрации в полу при каждом ходе. Это сотрясало фундамент, могло повредить расположенное рядом оборудование и делало невозможным его установку на ряде предприятий. Самым большим двигателем была модель мощностью 3 л.с. Её "рост" составлял 3,9 м, а вес - 2018 кг.
Двигатель Отто-Лангена мощностью 0,5 л.с. развивал наивысшую мощность при 110 об/мин на маховике с 40 рабочими тактами в минуту. Цилиндр имел диаметр цилиндра 150 мм и максимальный ход поршня 985 мм. Максимальный рабочий объем составлял 17,4. Двигатель имел высоту 2,65 м и весил 725 кг. Поршень и рейка этого двигателя весили около 836 кг.
Двигатель мощностью 2 л.с. работал со скоростью 90 об/мин на маховике и выдавал 30 "вспышек" в минуту. Цилиндр имел диаметр 318 мм и максимальный ход поршня 1030 мм. Максимальный рабочий объем составлял 81,8 л. Этот двигатель имел высоту 3,25 м и весил 1815 кг. Только поршень и рейка весили 52,6 кг.
К 1875 году у изобретения появилась конкуренция в виде Ready Motor Джорджа Брайтона и других двигателей. Отто чувствовал, что атмосферный двигатель достиг своего зенита, однако Даймлер все еще был заинтересован в развитии. Между Отто и Даймлером существовала напряженность, и эти люди не очень хорошо работали вместе. В 1876 году Отто впервые запустил свой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, используя знаменитый "цикл Отто", который произвел революцию в мире техники. Разработка двигателя Отто-Лангена прекратилась примерно в 1877 году, а производство двигателей на заводе Deutz завершилось примерно в 1878 году. Даймлер и Майбах покинули Deutz в 1880 году и сформировали новую компанию для разработки двигателей и автомобилей. Компания Deutz по-прежнему занимается разработкой и производством двигателей внутреннего сгорания.
Между 1864 и 1882 годами компания Deutz и ее предшественники построили 2649 двигателей Отто-Лангена. Еще около 2000 двигателей были построены дочерними компаниями или по лицензии в Австрии (Langen & Wolf), Бельгии (E. Schenck & Co.), Великобритании (Crossley Brothers) и Франции (Sarazin/Panhard). В течение короткого времени двигатель Отто-Лангена лидировал в отрасли и стал первым в мире коммерчески успешным двигателем внутреннего сгорания. Возможно, величайшим достижением Отто-Лангена было то, что он послужил ступенькой к созданию четырехтактного двигателя с циклом Отто. Сохранилось около 23 двигателей Отто-Лангена, включая самый первый, получивший главный приз выставки в 1867 году. Первый двигатель, которому более 150 лет, выставлен в Музее Deutz Technikum в Кельне, Германия, и он эксплуатируется. в особых случаях.