汽車換擋的原理是通過改變傳動齒輪來實現的。

輪胎轉動軸上有不同檔位的齒輪，在發動機轉速不變時，大小不同的齒輪與發動機結合，大齒輪的圓周速度小于小齒輪。低速擋時，齒輪大，發動機以小半徑驅動大半徑，汽車能獲得較大的驅動力。

高速擋時，發動機驅動小半徑，圓周速度快，驅動力小。變速箱是汽車換擋的核心部件，其中的主動齒輪接收發動機驅動力并驅動從動齒輪帶動車輪轉動，每個擋位都有一對主從動齒輪，掛入特定擋位時這對齒輪結合傳遞動力。

要了解傳動比的概念，比如 5 擋變速器的一擋傳動比通常在 3 至 5 之間，主動齒輪轉 3 至 5 圈，從動齒輪才轉一圈，發動機轉速降低 3 倍時，扭矩會放大 3 至 5 倍。擋位提升，傳動比逐漸減小，到五擋時傳動比通常小于 1，變速器輸出轉速高于發動機轉速。

駕駛人員給油加快選 3 檔時，拔叉使 1/2 檔同步器回空擋，3/4 檔同步器移動，3 檔鎖在輸出軸上，動力進入 3 檔帶動輸出軸，3 檔傳動比為 1.7:1，輸入軸轉 1.7 圈輸出軸轉 1 圈。給油選 4 檔時，拔叉將 3 檔同步器與 3 檔分離，與輸入軸主動齒輪嚙合，動力從輸入軸直接傳輸出軸，這叫直接傳動，傳輸效率高。

一般汽車自動變速器傳動比分 1 至 4 檔，設計師先確定最低和最高傳動比，中間各擋按等比級數分配。還有 5 檔，即超速檔，準備加速超車時可選 5 檔，自動齒輪轉 0.87 圈，從動齒輪轉 1 圈。換擋時要先進空檔，空檔時變速箱擋位未鎖在輸出軸上，無動力輸出。