Lycoming O-320 es una amplia familia de noventa y dos motores de cuatro cilindros, refrigerados por aire, de aspiración normal y transmisión directa usado en aviones ligeros como el Cessna 172 y el Piper Cherokee. Las diferentes variantes producen 150 o 160 HP (112 o 119 kW). Como queda implícito en el nombre del motor, sus cilindros están dispuestos en posición horizontal contrapuesta y tienen un desplazamiento de 320 pulgadas cúbicas (5,24 litros).
La familia de motores O-320 incluye las series O-320 normalmente aspirados con carburador, IO-320 de inyección de combustible, AIO-320 de montaje inverso e inyección de combustible, y AEIO-320 de inyección para uso acrobático. La LIO-320 es una serie de dos modelos idénticos al modelo IO-320, pero con rotación opuesta a del cigüeñal para su uso en aviones bimotores para eliminar el Factor P, o tendencia del avión a ladearse al lado opuesto de rotación de la hélice (efecto especialmente notorio al despegue).
El primer O-320 (sin sufijos) fue certificado por la FAA el 28 de julio de 1953 con el CAR 13 efectivo desde el 5 de marzo de 1952, designándose luego como O-320-A1A sin ningún cambio. El primer IO-320 fue certificado el 10 de abril de 1961, el AIO-320 desde el 23 de junio de 1969 y el primer AEIO-320 el 12 de abril de 1974. Los LIO-320 fueron certificados ambos el 28 de agosto de 1969.
La familia de motores O-320 externamente se asemeja al Lycoming O-235 y O-290 de los que deriva. El O-320 tiene la misma carrera de pistón (98 mm) que sus hermanos pequeños, pero produce más potencia que estos al contar con un diámetro de cilindros aumentado a 130 mm. Su diseño incorpora taqués hidráulicos y cuenta con las bases que permiten instalar el sistema hidráulico para hélices de paso controlado. Los modelos en los que es posible controlar el paso de la hélice usan un cigüeñal distinto a los motores que cuentan con hélice de paso fijo.
El O-320 usa un sistema convencional de lubricación con cárter húmedo. Los rodamientos principales, bielas, rodamientos del cigüelal, taqués y empujadores de levas son lubricados a presión alta, mientras que los pasadores de pistón, paredes de cilindro y engranajes son lubricados por aspersión. El aceite del sistema es presurizado mediante una bomba mecánica conectada como accesorio del cigüeñal. El motor usa un radiador de aceite alejado de su estructura, conectado al mismo mediante mangueras flexibles.
El O-320 de aspiración normal, en las versiones que no tiene inyección de combustible, tiene un certificado STC (Supplemental Type Certificate) que permite el uso de gasolina de más bajo octanaje (gasolina automotriz amarilla, en lugar de gasolina para aviación blanca) como reemplazo del Avgas que suele ser más costosa o no está disponible en algunos lugares. El STC es un Type Certificate (TC), una certificación conferida por la autoridad competente (ya sea la CAA o Autoridad de Aviación Civil o la FAA o Administración Federal de Aviación Estadounidense) que comprende la aprobación de una modificación de diseño en un producto -entendido como aeronave, motor o hélice- y cuenta con una designación, serie, y condiciones de uso aprobadas bajo parámetros de seguridad y operación establecidos.
El precio unitario del O-320 varía dependiendo del modelo ofrecido por el fabricante. En 2010 el precio de una unidad de O-320-B1A comprado de forma privada era de 47,076 dólares estadounidenses
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