Une boîte de vitesses convertit l'énergie de rotation du moteur en une vitesse de rotation appropriée pour les roues. Les boîtes de vitesses mécaniques le font avec des engrenages simples. Les boîtes de vitesses automatiques utilisent des engrenages planétaires plus complexes.
Le moteur d'une voiture ne peut pas être fixé directement aux roues. Les moteurs de voiture ne peuvent fonctionner que dans une bande de régime relativement petite, et la vitesse maximale qu'ils pourraient atteindre dans cette bande est assez faible. Les boîtes de vitesses modifient le rapport entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation des roues. À basse vitesse, les voitures reposent sur de petits engrenages. À des vitesses plus élevées, des engrenages plus grands sont nécessaires.
Les boîtes de vitesses manuelles nécessitent que le conducteur sélectionne manuellement le rapport à utiliser. Les boîtes de vitesses automatiques, quant à elles, passent automatiquement aux nouvelles vitesses. Lorsque la vitesse du moteur diminue dans une voiture automatique, son engrenage est modifié. Traditionnellement, les boîtes de vitesses manuelles étaient nettement plus efficaces que les boîtes de vitesses automatiques. Les boîtes de vitesses automatiques modernes sont bien plus efficaces.
Certaines voitures neuves reposent sur des transmissions à variation continue, qui déplacent une courroie ou une chaîne le long d'un cône pour offrir le rapport de démultiplication idéal à tout moment. Les voitures électriques n'ont pas besoin de boîtes de vitesses, car les moteurs électriques peuvent fonctionner dans une large plage de régimes, et des moteurs-roues qui n'ont pas besoin d'engrenages différents devraient arriver sur le marché dans les années à venir.
