發動機曲軸的工作原理是將連桿傳來的力轉變為轉矩輸出，從而驅動發動機上的其他附件工作。

曲軸主要由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成，有主軸頸和連桿頸兩個重要部位，是一個典型的曲柄滑塊機構。

當活塞在缸體內往復運動時，通過連桿將力傳遞給曲軸，使曲軸承受旋轉質量的離心力、周期變化的氣體慣性力和往復慣性力的共同作用，承受彎曲扭轉載荷。

在發動機工作時，燃料燃燒產生的氣體壓力直接作用在活塞頂上，推動活塞作往復直線運動，經活塞銷、連桿傳遞給曲軸，將活塞的往復直線運動轉換為曲軸的旋轉運動。

曲軸的潤滑很關鍵，包括與連桿大頭軸瓦與曲軸連桿頸的潤滑和兩頭固定點的潤滑。

曲軸的加工有一系列步驟。毛坯階段，小型曲軸為鍛造，大型曲軸為球墨鑄鐵鑄造。然后進行車定位、車主軸頸、車連桿軸頸、鉆油道孔、高頻淬火、磨主軸頸、磨連桿頸等，還有其它如加工飛輪連接鍵槽、回油槽、螺紋等，以及動平衡并去重。

在曲軸零件加工時，如曲軸主軸頸及連桿頸外銑加工，通過控制機床切削系統中的間隙環節，能提高加工精度和刀具使用壽命。而曲軸主軸頸及連桿頸磨削采用跟蹤磨削法，能提高加工精度和生產效率。

曲軸主軸頸、連桿頸圓角滾壓機床的應用可提高曲軸的疲勞強度。發動機主要受力零件曲軸的疲勞破壞常見為金屬疲勞破壞，即彎曲疲勞破壞和扭轉疲勞破壞，前者概率更大。彎曲疲勞裂紋常出現在連桿軸頸或主軸頸圓角處，扭轉疲勞裂紋產生于加工不良的油孔或圓角處。

曲軸斷裂主要原因有：機油變質、發動機長期超負荷運行、曲軸修理不當破壞動力平衡未做校驗、路況差且車輛嚴重超載超掛導致發動機常在扭振臨界轉速內運行減振器失效。

曲軸維修要注意檢查有無裂紋等缺陷、保證主軸頸與軸瓦等配合間隙、注意裂紋多發位置、保證飛輪運轉平衡、發生重大事故后全面檢修。