Uma caixa de câmbio converte a energia rotacional do motor em uma velocidade de rotação apropriada para as rodas. Caixas de câmbio mecânicas fazem isso com engrenagens simples. As caixas de engrenagens automáticas usam conjuntos de engrenagens planetárias mais complicados.
O motor de um carro não pode ser acoplado diretamente às rodas. Os motores de automóveis só podem operar em uma faixa de RPM relativamente pequena, e a velocidade máxima que eles poderiam atingir nessa faixa é bastante baixa. As caixas de câmbio alteram a relação entre a velocidade de rotação do motor e a velocidade de rotação das rodas. Em baixas velocidades, os carros dependem de pequenas marchas. Em velocidades mais altas, engrenagens maiores são necessárias.
As caixas de câmbio manuais exigem que o motorista selecione manualmente a marcha a ser usada. As caixas de câmbio automáticas, por outro lado, mudam para novas marchas automaticamente. Quando a velocidade do motor cai em um carro automático, sua marcha está sendo trocada. Tradicionalmente, as caixas de câmbio manuais eram significativamente mais eficientes do que as caixas de câmbio automáticas. As caixas de câmbio automáticas modernas são muito mais eficientes.
Alguns carros novos contam com transmissões continuamente variáveis, que movem uma correia ou corrente ao longo de um cone para fornecer a relação de engrenagem ideal em todos os momentos. Os carros elétricos não precisam de caixas de câmbio, pois os motores elétricos podem operar em uma ampla faixa de RPM, e os motores nas rodas que não precisam de marchas diferentes devem chegar ao mercado nos próximos anos.
