汽車變速器的工作原理主要分為手動變速器和自動變速器。

手動變速器通過撥動變速桿切換中間軸上的主動齒輪，利用不同大小的齒輪組合與動力輸出軸結(jié)合，改變驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。發(fā)動機動力輸入軸通過中間軸間接與動力輸出軸連接，中間軸的齒輪隨發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)動，若無同步器接合，齒輪會空轉(zhuǎn)。當變速桿移動使同步器與齒輪接合，動力就能傳遞給輸出軸。

自動變速器的 AT 類型由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成。液力變扭器通過泵輪帶動液體推動渦輪旋轉(zhuǎn)，加上導(dǎo)輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差實現(xiàn)變速變矩。因液力變矩器變速變矩范圍有限，所以渦輪后串聯(lián)行星齒輪提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會隨發(fā)動機工作變化操縱行星齒輪，自動變速變矩。

另外，還有雙離合變速箱，它通過兩套離合器工作，能消除換擋離合時的動力傳遞停滯，使換擋更平順，沒有遲滯現(xiàn)象。

汽車安裝的變速器有多個不同的轉(zhuǎn)速/扭矩轉(zhuǎn)換比即檔位，以適應(yīng)不同行駛速度的要求。起步需要低轉(zhuǎn)速、高扭矩，高速行駛則需高轉(zhuǎn)速、低扭矩。