汽車自動變速系統常見的有五種型式：手動變速器、自動變速器、半自動變速器、無段自動變速器和雙離合變速箱。

手動變速器（英语：Manual Transmission，縮寫：MT）

這是汽車變速器中最基本的一種類型，其作用是改變傳動比，亦稱齒輪比，是引擎扭力被變速器齒輪放大的倍數，車輛靜止剛起步時，由於本身質量較大，使其運動將使用較大的力，根據槓桿原理的力矩用半徑最長的低速檔大直徑齒輪把引擎扭力放大，協助車輛開始向前行駛。

車輛開始行駛後，由於慣性將保持向前方移動，用較小的扭力即可讓車輛繼續向前行駛，所以改換入半徑較小齒輪比小，扭力放大倍數較小但旋轉轉速較快的小齒輪高速檔，即可用較少的引擎轉速達到相同的車速來省油，或讓車速更快。齒輪比小於一的省油檔稱為超比檔（overdrive），密齒輪比是指各檔位齒輪比落差小，代表各檔扭力落差小，有利於車輛加速，並提供倒檔和空檔。

通常，駕駛員通過踩離合器踏板和操縱換檔杆可以在任何檔位間進行選擇。也有少數手動變速器，如摩托車變速器，某些賽車變速器，只允許順序換檔，這些變速器被稱為順序換檔變速器。近年來隨著電子控制元件耐用度的改善，由電腦控制自動切換離合器自動換檔的自動手排變速箱在歐洲車上也愈來愈普及，福斯汽車與福特汽車則在市售車上提供更新一代的雙離合器自動手排，變速箱同時具有兩組離合器，每次換檔時自動切換到另一組未使用的離合器迅速嚙合，不需如傳統手排變速箱得等唯一一組離合器分開後再重新嚙合，換檔速度更快，換檔震動也更小。

圖為手動變速器的模擬結構和操作原理
（從左到右，從上到下，分別為：倒檔，靜止檔，第一檔，第二檔，第三檔，第四檔）

自動變速器（英語：Automatic Transmission，縮寫：AT）

通常來說是一種可以在車輛行駛過程中自動改變齒輪傳動比的汽車變速器，另外，還有DSG、CVT、AMT等均屬於自動變速箱，用於大型設備鐵路機車。它與手動變速器相對。

圖為ZF 6HP26六档自动变速器内部结构

半自动变速器

半自動變速器，或自手排變速箱，是可以自動換檔的手動變速器，是車用變速器的一種，可在駕駛員的操縱下，通過電子傳感器、處理器和執行器來換擋。駕駛員無須像駕駛手動檔汽車那樣在換檔前踩離合器踏板，因為離合器在電子設備的驅動下能自動選擇適當的換擋時刻和換擋力矩，快速平穩地轉換檔位。

單離合器半自動變速器構造簡單但最大的缺點在於換檔衝擊。與之原理類似的是雙離合變速器，換檔衝擊大大降低，但卻增加重量變重及可靠度較低的問題。

無段自動變速器（英語：Continuously Variable Transmission，縮寫：CVT）

無段自動變速器有V型橡膠帶式、金屬帶式、多盤式、鋼球式、滾輪轉盤式等多種構造，大都利用金屬帶和可變半徑的滾輪傳輸動力。透過主動滾輪與被動滾輪半徑的變化，達到齒輪比的變化。理論上這種傳動方式的效率很高，不過必須建立在能負荷所傳遞的動力的情況下。

由於是利用鋼帶與滾輪之間的摩擦力傳遞動力，所以鋼帶及滾輪的工作情況十分苛刻。為了有效傳遞動力，鋼帶與滾輪之間不允許打滑，而且原本產生的熱能已經很多，如果再打滑恐怕將會造內部機件的燒毀或嚴重耗損。而為了增加靜摩擦力，最直接的方式就是增加鋼帶與滾輪之間的壓力。但摩擦力增加了，動力傳輸的耗損也會增加，無形中還是增加了油耗。並且鋼帶的強度也是一大重點，目前無段自動變速器大多使用於汽車、速克達機車、拖拉機為主，以日本及德國為主流。

雙離合變速箱（英語：dual-clutch transmission，簡稱：DCT）

是半自動變速器的一種，利用兩組離合器，分別負責轉換雙或單數波段，令轉檔的速度大大提升。