汽車排氣管的設計原理較為復雜。

首先是排氣歧管，它與發動機氣缸體相連，將各缸排氣集中引入排氣總管，要求盡量減少排氣阻力，避免各缸排氣相互干擾。可通過每缸一個分支或兩缸一個分支并加長成型來解決干擾問題，有的賽車還會用不銹鋼管降低阻力。

三元催化裝置能將汽車尾氣中的有害氣體轉變為無害氣體，其載體是多孔陶瓷材料，上面覆蓋貴重金屬，高溫尾氣通過時得以凈化。

氧傳感器安裝在發動機排氣管上，用于檢測排氣中的氧濃度與空燃比，向電腦輸送反饋信號，控制汽車尾氣排放和發動機燃油燃燒質量。

消音器用于降低發動機排氣噪聲，使高溫廢氣安全排出。它由兩個長度不同的管道構成，兩列聲波疊加時發生干涉相互抵消從而減弱聲強達到消音效果。按消聲原理與結構分為抗性消聲器、阻性消聲器和阻抗復合型消聲器。抗性消聲器通過聲波反射和干涉降低聲能量，對低、中頻帶消聲效果好；阻性消聲器利用內部填充的吸聲材料吸收聲能量，對中、高頻消聲效果好，常與抗性消聲器組合使用；阻抗復合型消聲器兼具抗性和阻性消聲器的特點，對低、中、高頻噪聲都有很好的消聲效果。

排氣口的設計不能僅看外表，要看排氣尾包伸出管子的直徑和個數。發動機排量、氣缸數量、動力設定等都是影響因素。追求高轉速功率的車，排氣管道較粗，利于排氣通暢，提高發動機燃燒速度和輸出峰值功率，但會使扭矩變小，發動機需要排氣端有一定回壓，在低轉速時保證有足夠力量推動車輛行駛。