Den ventil, der lader blandingen komme ind i cylinderen, er indsugningsventilen; den ventil, hvorigennem de brugte gasser slipper ud, er udstødningsventilen. De er konstrueret til at åbne og lukke på præcise tidspunkter, så motoren kan køre effektivt ved alle omdrejninger.
Den styres af pæreformede kamnopper, kaldet knastaksler, på en roterende aksel, knastakslen, der drives af en kæde, en rem eller et sæt tandhjul fra krumtapakslen.
Der, hvor knastakslen er monteret i motorblokken, sidder små cylinderstempler af metal i kanaler over hver knastaksel, og fra knastakslerne strækker metalstødstænger sig op i cylinderhovedet. Toppen af hver stødstang møder en vippearm, der hviler mod stangen på en ventil, som holdes i en hævet (lukket) stilling af en stærk spiralfjeder, ventilfjederen.
Når stødstangen stiger op på kammen, drejer den vippearmen, som skubber ventilen nedad (åben) mod fjederens tryk. Efterhånden som kamtappen roterer yderligere, virker ventilfjederen for at lukke ventilen. Dette kaldes et system med overliggende ventiler (OHV-system).
Som nogle motorer har ingen stødstænger; ventilerne betjenes mere direkte af enkelte eller dobbelte knastaksler i selve cylinderhovedet, det såkaldte overhead-cam-system.
Da der er færre bevægelige dele mellem knastakslen og ventilen, er metoden med overliggende knastaksler (OHC) mere effektiv og producerer mere effekt for en given motorkapacitet end en motor med stødstænger, fordi den kan fungere ved højere omdrejningstal. Med begge systemer skal der være et vist frihøjde i betjeningsgearet, således at ventilen stadig kan lukke helt, når dele har udvidet sig gennem varme.
Det er vigtigt at have en forudindstillet spalteafstand mellem ventilstangen og vippearmen eller knasten for at give mulighed for udvidelse. Stempelstangsspændingen varierer meget på forskellige biler, og en forkert justering kan have alvorlige konsekvenser.
Hvis spalten er for stor, åbner ventilerne for sent og lukker for tidligt, hvilket reducerer effekten og øger motorstøjen.
En for lille spalte forhindrer ventilerne i at lukke korrekt, hvilket medfører kompressionstab.
Nogle motorer har selvjusterende stempelstempler, som betjenes hydraulisk af motorolietrykket.