Den ventil som släpper in blandningen i cylindern är inloppsventilen, den som släpper ut de förbrukade gaserna är avgasventilen. De är utformade för att öppna och stänga vid exakta tidpunkter, så att motorn kan köras effektivt vid alla hastigheter.
Operationen styrs av päronformade nockar, så kallade kammar, på en roterande axel, kamaxeln, som drivs av en kedja, en rem eller en uppsättning kugghjul från vevaxeln.
När kamaxeln är monterad i motorblocket sitter små metallcylindrar med knappar i kanaler ovanför varje kam, och från knappar sträcker sig metallstötstängerna upp i cylinderhuvudet. Den övre delen av varje stötstång möter en vipparm som ligger mot en ventil som hålls i ett upphöjt (stängt) läge av en stark spiralfjäder, ventilfjädern.
När stötstången höjer sig på nocken svänger den vipparmen som trycker ner ventilen (den öppnas) mot trycket från dess fjäder. När kamloben roterar vidare verkar ventilfjädern för att stänga ventilen. Detta kallas ett OHV-system (overhead-valve).
Vissa motorer har inga stötstänger; ventilerna manövreras mer direkt av enkla eller dubbla kamaxlar i cylinderhuvudet själva overhead-cam-systemet.
Då det finns färre rörliga delar mellan kamaxeln och ventilen är OHC-metoden (overhead-cam) effektivare och ger mer effekt för en given cylindervolym än en motor med stötstänger, eftersom den kan arbeta vid högre varvtal. I båda systemen måste det finnas ett visst fritt spel i drivhjulet, så att ventilen fortfarande kan stängas helt när delar har expanderat genom värme.
Det är viktigt att det finns ett förinställt spel mellan ventilskaftet och växelspaken eller nocken för att möjliggöra expansion. Ställspelet varierar kraftigt på olika bilar, och felaktig inställning kan få allvarliga konsekvenser.
Om spalten är för stor öppnas ventilerna sent och stängs tidigt, vilket minskar effekten och ökar motorljudet.
Om spalten är för liten kan ventilerna inte stänga ordentligt, vilket leder till minskad kompression.
Vissa motorer har självjusterande ställspelet, som drivs hydrauliskt av motorns oljetryck.