La válvula que permite la entrada de la mezcla en el cilindro es la de admisión; la que permite la salida de los gases gastados es la de escape. Están diseñadas para abrirse y cerrarse en momentos precisos, para permitir que el motor funcione eficazmente a todas las velocidades.
El funcionamiento está controlado por lóbulos en forma de pera, llamados levas, en un eje giratorio, el árbol de levas, accionado por una cadena, una correa o un conjunto de engranajes desde el cigüeñal.
Donde el árbol de levas está montado en el bloque del motor, los pequeños taqués de los cilindros de metal se asientan en los canales por encima de cada leva, y desde los taqués las varillas de empuje de metal se extienden hacia arriba en la cabeza del cilindro. La parte superior de cada varilla de empuje se encuentra con un balancín que se apoya en el vástago de una válvula, que se mantiene en una posición elevada (cerrada) por un fuerte muelle en espiral, el muelle de la válvula.
Cuando la varilla de empuje se eleva en la leva, hace pivotar el balancín, que empuja la válvula hacia abajo (abierta) contra la presión de su muelle. Cuando el lóbulo de la leva sigue girando, el muelle de la válvula actúa para cerrarla. Esto se denomina sistema de válvulas en cabeza (OHV).
Algunos motores no tienen varillas de empuje; las válvulas son accionadas más directamente por árboles de levas simples o dobles en la propia culata el sistema de levas en cabeza.
Como hay menos piezas móviles entre el árbol de levas y la válvula, el método de levas en cabeza (OHC) es más eficiente y produce más potencia para una capacidad dada del motor que un motor con varillas de empuje, porque puede funcionar a velocidades más altas. Con cualquiera de los dos sistemas, debe haber algo de juego libre en el engranaje de funcionamiento, para que la válvula pueda seguir cerrándose completamente cuando las piezas se hayan expandido por el calor.
Es esencial que haya una holgura de taqués preestablecida entre el vástago de la válvula y el balancín o la leva, para permitir la expansión. Las holguras de los taqués varían mucho en los distintos coches, y un ajuste defectuoso puede tener efectos graves.
Si la holgura es demasiado grande, las válvulas se abren tarde y se cierran pronto, lo que reduce la potencia y aumenta el ruido del motor.
Una holgura demasiado pequeña impide que las válvulas se cierren correctamente, con la consiguiente pérdida de compresión.
Algunos motores tienen taqués autoajustables, que son accionados hidráulicamente por la presión del aceite del motor.