I motori a combustione interna funzionano ad alti regimi, quindi è necessaria una riduzione degli ingranaggi per trasmettere potenza alle ruote motrici, che girano molto più lentamente.
Il cambio offre una selezione di marce per diverse condizioni di guida:partenza da fermo, salita su una collina o crociera su superfici piane. Più bassa è la marcia, più le ruote sterzano lentamente rispetto al regime del motore.
Il cambio è il secondo stadio del sistema di trasmissione, dopo la frizione. Di solito è imbullonato alla parte posteriore del motore, con la frizione tra di loro.
Le auto moderne con cambio manuale hanno quattro o cinque marce avanti e una retromarcia, oltre a una posizione neutra.
Syncromesh disattivato
Synchromesh attivato 
La leva del cambio, azionata dal guidatore, è collegata ad una serie di aste selettrici nella parte superiore o laterale del cambio. Le aste selettrici sono parallele agli alberi che portano gli ingranaggi.
Il design più popolare è il cambio a maglia costante. Ha tre alberi:l'albero di entrata, l'albero di rinvio e l'albero principale, che scorrono in cuscinetti nella scatola del cambio.
C'è anche un albero su cui ruota il pignone folle della retromarcia.
Il motore aziona l'albero di ingresso, che aziona l'albero di rinvio. L'albero di rinvio fa ruotare gli ingranaggi sull'albero principale, ma questi ruotano liberamente fino a quando non vengono bloccati per mezzo del dispositivo di sincronismo, che è calettato sull'albero.
È il dispositivo di cambio sincronizzato che viene effettivamente azionato dal pilota, tramite un'asta selettrice con una forcella su di essa che muove il cambio sincronizzato per innestare la marcia.
L'anello baulk, un dispositivo di ritardo nel cambio sincronizzato, è l'ultimo perfezionamento nel cambio moderno. Impedisce l'innesto di una marcia fino a quando le velocità dell'albero non sono sincronizzate.
Su alcune vetture è montata una marcia aggiuntiva, chiamata overdrive. È superiore alla marcia più alta e offre quindi una guida economica a velocità di crociera.
Cambio a quattro velocità a maglia costante
Prima marcia 
Seconda marcia 
Quarta marcia 
Reverse 
Il dispositivo di sincronismo è un anello con denti all'interno che è montato su un mozzo dentato che è calettato sull'albero.
Quando il conducente seleziona una marcia, le superfici di attrito a forma di cono sul mozzo e l'ingranaggio trasmettono la trasmissione, dall'ingranaggio di svolta attraverso il mozzo all'albero, sincronizzando le velocità dei due alberi.
Con un ulteriore movimento della leva del cambio, l'anello si sposta lungo il mozzo per un breve tratto, fino a quando i suoi denti non ingranano con i denti di cane smussati sul lato dell'ingranaggio, in modo che il mozzo scanalato e l'ingranaggio siano bloccati insieme.
I design moderni includono anche un anello baulk, interposto tra le superfici di attrito. L'anello baulk ha anche denti di cane; è realizzato in metallo più morbido e si adatta meglio all'albero rispetto al mozzo.
L'anello baulk deve essere posizionato esattamente sul lato del mozzo, per mezzo di alette o 'dita', prima che i suoi denti si allineino con quelli dell'anello.
Nel tempo necessario per localizzarsi, le velocità degli alberi sono state sincronizzate, in modo che il guidatore non possa far urtare i denti, e il cambio sincronizzato è detto 'imbattibile'.
