在最基本的形式中,齿轮是圆形的带齿装置,能够将发动机转速转换为扭矩。齿轮要么安装在齿轮轴上,要么是齿轮轴的一部分。许多更常见的齿轮在中心有一个孔,称为孔,齿轮轴穿过该孔。当齿轮轴旋转时,齿轮也旋转。
本质上,齿轮轴是齿轮的轴,提供允许一个齿轮与另一个齿轮啮合并转动的旋转。该过程通常称为齿轮减速,对于将马力从发动机传递到驱动机构至关重要。发动机转速转化为扭矩是提供驱动力的动力,例如,汽车的车轮。通过汽车变速器中的齿轮和轴,发动机能够以恒定的速度运行,而汽车车轮可以使用相同的发动机旋转方向和速度运行得更快或更慢,甚至相反。

普通汽车发动机的飞轮与一根齿轮轴相连,齿轮轴上装有许多大小不一的齿轮。通过轴的水平运动,这些主齿轮与同样安装在齿轮轴上的其他较大和较小齿轮啮合和脱离。同样,驱动轴将动力从汽车变速器中的齿轮传递到车轴,再传递到驱动轮,是齿轮轴的一个非常常见的例子。

齿轮轴也可以包含集成到轴中的齿轮齿,从而成为轴齿轮。这种两端带有齿轮的轴称为交叉轴齿轮。锥齿轮和螺旋齿轮是相交轴齿轮。这种传动装置的一个很好的例子是直升机旋翼。发动机的垂直交叉轴齿轮与一个或多个水平轴齿轮啮合以转动转子。

同样的原理也适用于汽车。传动轴在传动端常为轴,在差速端为相交轴齿轮。这种配置允许将垂直运动转换为水平运动。
一些不同类型的齿轮轴是偏心轴、联轴器齿轮轴、花键轴和键轴。重型应用中使用的齿轮很可能由坚固的金属制成。用于制造这些轴的其他材料是铜铝和 塑料。中世纪砂轮常见的原始齿轮轴是用木头制成的。