超越離合器是一種利用主、從動部分的速度變化或旋轉方向變換具有自行離合功能的裝置。

其工作原理可分為嚙合式和摩擦式兩類。

嚙合式超越離合器主要有棘輪式、滑銷式和牙嵌式。這類離合器結構簡單，但接合時沖擊和噪聲較大，一般用于低速場合。比如摩托車上，加油時車輪有負載，動力接合；發動機起動后轉速高于起動電機，這時超越離合器就處于空轉。普通自行車的后輪有個稱為飛輪的超越離合器，鏈條帶動飛輪的鏈齒外圈時，外圈內部的棘爪將力矩傳遞給中心轉軸，后輪就轉動前進，自行車倒退時，腳踏轉軸會向后轉。

摩擦式超越離合器則包括滾柱離合器、彈簧離合器和斜撐離合器。彈簧離合器由輸入軸、輸出軸、矩形彈簧和導向心軸等零件組成。當輸入軸和輸出軸同向旋轉，且輸入軸轉速快于輸出軸時，彈簧向外擴張，輸入軸和輸出軸形成整體，離合器處于傳動狀態；當輸入軸與輸出軸相對旋轉方向相反時，彈簧收縮，輸入與輸出軸之間打滑，離合器處于超越狀態。

楔塊超越離合器也是常見的一種，通常又分為接觸型楔塊超越離合器、非接觸型楔塊超越離合器和雙向楔塊超越離合器。在低速運行時，楔塊在彈簧作用下與內環保持接觸，當超越轉速達到某一極限時，楔塊的離心力矩克服彈簧和其他阻力矩，使楔塊徑向與內環工作面脫開，形成細小間隙，實現非接觸工作。

超越離合器在機械傳動中應用廣泛，如在機床、冶金機械、礦山機械、石化機械、起重運輸機械、通用機械、印包機械、食品機械、節能裝置及軍工產品等機械傳動中，可傳遞轉矩、實現超越、精確定位、防止逆轉等功能。