Un arbre à cames dans un moteur à combustion interne permet aux soupapes du moteur de s'ouvrir et de se fermer. L'arbre à cames est un cylindre qui s'aligne avec les cylindres du moteur. Les lobes asymétriques de l'arbre à cames correspondent aux soupapes du moteur. Lorsque l'arbre à cames tourne, il ouvre et ferme les soupapes du moteur.
L'arbre à cames est relié au vilebrequin du moteur par la courroie de distribution. La courroie de distribution et l'arbre à cames fonctionnent ensemble pour ouvrir les soupapes en coordination avec la course des pistons. Les courroies de distribution doivent être vérifiées et réglées régulièrement. Lorsqu'une courroie de distribution se brise, l'arbre à cames s'arrête de tourner. Lorsque cela se produit, les pistons peuvent heurter une soupape alors qu'elle est fermée, détruisant fonctionnellement le moteur.
Les arbres à cames ont généralement des vitesses variables qui changent en fonction de la vitesse du moteur. La plupart des véhicules modernes ont deux arbres à cames en tête, avec un arbre à cames affecté aux soupapes d'échappement et un second aux soupapes d'admission. En règle générale, les moteurs V-6 et V-8 ont deux arbres à cames en tête, tandis que les moteurs plus petits à 4 ou 6 cylindres en ligne ont un seul arbre à cames en tête. Les doubles arbres à cames permettent d'avoir plus de soupapes dans le moteur, ce qui augmente le débit des gaz d'admission et d'échappement. Ce débit accru augmente la puissance du moteur.
