雙離合變速器的工作原理主要是這樣的。

它類似于手動變速箱，不過是由電腦控制的智能變速器。內部有兩個自動控制的離合器，一個對應奇數檔，另一個對應偶數檔。

比如在奇數擋位時，一個離合器結合，相應的一組齒輪咬合輸出動力。在準備換入下一檔位前，下一組嚙合齒輪已被選好掛起，此時對應的另一個離合器處于分離狀態。

當要換入下一檔位時，原本分離的離合器結合，預選的齒輪開始傳遞動力。整個換擋過程中，兩組離合輪流工作，確保至少有一組齒輪在輸出動力，讓動力沒有間斷。

而且雙離合變速器能省油，因為它消除了扭矩中斷，能始終使用發動機動力，讓發動機處于最佳工作狀態，和傳統行星齒輪自動變速器相比，燃油經濟性更好，油耗能降低約 15%。

雙離合變速器在手動變速器基礎上，兩個離合器連接在兩個輸入軸上，換檔和離合操作通過集成的電子和液壓元件進行。而且沒有傳統自動變速器的液力變矩器。

常見的有奇偶雙離合變速器，像奧迪的變速箱就是 DSG 進化版。

干式雙離合器由驅動盤、兩個從動盤、壓盤同軸相疊安裝組成，兩個從動盤分別連接奇數和偶數檔位。

濕式雙離合器為一大一小兩組同軸安裝的多片式離合器，也分別連接奇數和偶數檔位，兩者動力傳遞連接方式不同，使用的離合器彈簧也不同。

汽車靜止時掛入一檔，即將行駛時機電模塊控制一個離合器結合，發動機動力經離合器等部件到輸出軸。持續加速時變速器提前將結合套與二檔齒輪結合等待升檔，換擋時一個離合器迅速斷開，另一個迅速結合。