作用
發動機的物理特性決定了變速箱的存在。首先，任何發動機都有其峰值轉速；其次，發動機最大功率及最大扭矩在一定的轉速區出現。比如，發動機最大功率出現在5500轉。變速箱可以在汽車行駛過程中在發動機和車輪之間産生不同的變速比，換檔可以使得發動機工作在其最佳的動力性能狀态下。理想情況下
，變速箱應具有靈活的變速比。無級變速箱（CVT）就具有這種特性，可以較好的發揮發動機的動力性能。
CVT
無級變速箱有着連續的變速比。其一直因為價格、尺寸及可靠性的關系而沒有大量裝備汽車。現在，改進的設計使得CVT的使用已比較普遍。
國産AUDI 2.8 CVT
變速箱通過離合器與發動機相連，這樣，變速箱的輸入軸就可以和發動機達到同步轉速。
奔馳C級(圖庫論壇)級Sport Coupe 6速手動變速箱
一個5檔的變速箱提供5種不同的變速比，在輸入軸和輸出軸間産生轉速差。
簡單模型
為了更好地理解變速箱的工作原理，下面讓我們先來看一個2檔變速箱的簡單模型，看看各部分之間是如何配合的：
輸入軸（綠色）通過離合器和發動機相連，軸和上面的齒輪是一個部件。
軸和齒輪（紅色）叫做中間軸，它們是一起旋轉的。軸（綠色）旋轉通過齧合的齒輪帶動中間軸的旋轉，這時，中間軸就可以傳輸發動機的動力了。
軸（黃色）是一個花鍵軸，直接和驅動軸相連，通過差速器來驅動汽車。車輪轉動會帶着花鍵軸一起轉動。
齒輪（藍色）在花鍵軸上自由轉動。在發動機停止，但車輛仍在運動中時，齒輪（藍色）和中間軸都在靜止狀态，而花鍵軸依然随車輪轉動。
齒輪（藍色）和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒可以随着花鍵軸轉動，同時也可以在花鍵軸上左右自由滑動來齧合齒輪（藍色）。
1檔
挂進1檔時，套筒就和右邊的齒輪（藍色）齧合。見下圖：
如圖所示，輸入軸（綠色）帶動中間軸，中間軸帶動右邊的齒輪（藍色），齒輪通過套筒和花鍵軸相連，傳遞能量至驅動軸上。在這同時，左邊的齒輪（藍色）也在旋轉，但由于
沒有和套筒齧合，所以它不對花鍵軸産生影響。
當套筒在兩個齒輪中間時（第一張圖所示），變速箱在空擋位置。兩個齒輪都在花鍵軸上自由轉動，速度是由中間軸上的齒輪（紅色）和齒輪（藍色）間的變速比決定的。
檔
如今，5檔手動變速箱應用已經很普遍了。
換檔杆通過三個連杆連接着三個換檔叉，
在換擋杆的中間有個旋轉點，當你撥入1檔時，實際上是将連杆和換檔叉往反方向推。
你左右移動換檔杆時，實際上是在選擇不同的換檔叉（不同的套筒）；前後移動時則是選擇不同的齒輪（藍色）。
倒檔通過一個中間齒輪來實現。如圖所示，齒輪始終朝其他齒輪相反的方向轉動。因此，在汽車前進的過程中，是不可能挂進倒檔的，套筒上的齒和齒輪不能齧合，但是會産生很大的噪音。
優缺點分析
優點顯而易見，它結構簡單，性能可靠，制造和維護成本低廉，且傳動效率高（理論上會更省油），另外，由于是純機械控制，換擋反應快，且可以更直接的表現駕駛者的意願，因此也更富駕駛樂趣，這些都是手動變速箱的優點。不過相比自動變速箱，它操作繁瑣，而且在擋位切換時頓挫明顯的劣勢也是無法彌補的。
