自动变速箱是相对于手动变速箱而出现的一种能够自动根据汽车车速和发动机转速来进行自动换挡操纵的变速装置。目前汽车自动变速箱常见的有四种型式，分别是液力自动变速箱(AT)、机械无级自动变速箱(CVT)、电控机械自动变速箱(AMT)和双离合自动变速箱。

自动变速器的核心在实现自动换挡。所谓自动换挡是指汽车在行驶的过程中，驾驶员按行驶过程的需要操控加速踏板(油门踏板)，自动变速器即可根据发动机负荷和汽车的运行工况，自动换入不同挡位工作。

液力传动系统：液力变矩器或液力耦合器连接发动机和齿轮变速系统，在功能上相当于机械式离合器。由于液力耦合器不能改变转矩的大小，且不能使发动机与传动系彻底分离，现在已基本被淘汰。

机械式齿轮变速系统：多数是行星齿轮机构，也有少数是固定轴线式齿轮机构。一般具有三、四个挡的自动变速器至少需要两排行星齿轮机构。

液压操纵系统：液压油在油泵的驱动下，推动各种离合器和制动器，使变速器自动地换入各个挡位。

电子控制系统：侦测器测出车速、发动机负荷等参数，转换为电子讯号。发动机控制单元根据这些信号做出是否需要换挡的判断。

根据工作原理的不同，目前汽车中常见的自动变速箱有四种型式，分别是液力自动变速箱(Automatic Transmission ，简称 AT)、机械式无级自动变速箱(Continuously Variable Transmission，简称CVT)、电控机械自动变速箱(Automated Manual Transmission，简称AMT)和双离合器自动变速箱(Dual-clutch transmission，简称DCT)。

液力自动变速箱(AT)

液力自动变速箱通过液力传动和行星齿轮组合的方式来实现自动变速，一般由液力变矩器、行星齿轮机构、换档执行机构、换档控制系统、换挡操纵机构等装置组成，如下图所示。

根据驱动方式的不同，又可分为前置后驱型和前置前驱型，如下图所示。

AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速箱灵敏;二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术部分改善了这方面的问题;三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动变速箱齿轮不受损害。

机械式无级自动变速箱(CVT)

机械式无级自动变速箱的特点是变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，从而能更好地协调车辆外界行驶条件与发动机负载，可充分发挥发动机潜力，提高整车燃料经济性，它使汽车具有没有漏洞的牵引性能，从而显著地提高整车性能。目前多采用钢带或链条传动方式进行动力传递，其典型结构如下图所示。

电控机械自动变速箱(AMT)

电控机械自动变速箱在传统的手动齿轮式变速器基础上改进而来的，是综合合了 AT(自动) 和 MT(手动)两者优点的机电液一体化自动变速器;AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。

在机械变速箱总体传动结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT实际上是由一个自动换挡系统来完成操作离合器和选、换档的工作过程，其典型结构如下图所示。

由于AMT能在现生产的手动波基础上进行改造，生产继承性好，投入的费用也较低，容易被生产厂接受。AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。

双离合器自动变速箱(DCT)

双离合器自动变速箱采用两套离合器，通过两套离合器的相互交替工作，来到达无间隙换挡的效果。DCT综合了AT和AMT的优点，传动效率高、结构简单、生产成本较低，不仅保证了汽车的动力性和经济性，而且极大地改善了汽车运行的舒适性。

世界上第一台用于大规模生产的的全自动变速器是通用汽车公司在1940年代生产的Hydra-Matic，这台变速器使用液力耦合器(而不是液力变矩器)和三排行星齿轮提供四个前进挡和一个倒挡。Hydra-Matic最初被装于奥兹莫比尔汽车，而后凯迪拉克和庞蒂克也采用这种变速器。

自动变速器最重要的改进是在二战期间，别克汽车为坦克开发出液力变矩器，有助于避免坦克在战场上因换挡不慎而造成发动机熄火，到1948年，这种液力变矩器与其它部件结合成为液力变速器而定型成为现在通用的自动变速器。

1968年法国雷诺汽车公司率先在自动变速器上使用电子元件。

1970年代，美国每年生产的600万～800万辆轿车中，自动变速器的装备率已超过90%。2015年本田汽车率先发表十前速自排，2016年福特和雪佛兰车厂也先后推出十前速自排，挡位愈多每个挡位之间的齿轮比落差愈小，可减少换挡震动和减缓升挡时扭力衰退的时间，或在最后几个挡位使用更省油的齿轮比。

驾驶装有自动变速器的汽车时，驾驶员需要通过操纵选挡杆来改变挡位模式。这个过程常俗称为“换挡”，但它并不同于手动变速器的换挡过程，因为操纵选挡杆并不选定特定的挡位，只选定挡位模式，而换挡过程是由自动变速器自动完成的。不同的自动变速器设定的挡位模式并不相同，但多数都会有以下几个挡位：P(驻车挡)、R(倒车挡)、N(空挡)、D(前进挡)、S(低速2挡)、L(低速1挡)。

P (Park)

选择该挡位时，变速器中的驻车勾将齿轮锁住，汽车无法移动。此时应同时将手刹车拉紧，只有这样才能完全锁住轮胎稳固车身，可延长变速器和驻车装置的寿命。为防止变速器中的齿轮受损，应等汽车彻底停稳之后，再排入该挡。

R (Reverse)

选择该挡位时，变速器倒挡齿轮被结合，驱动汽车向后行。应等汽车彻底停稳之后，再排入该挡。

N (Neutral)

选择该挡位时，变速器中的齿轮分离，是为空挡。拖车时应使用N，否则变速器会损坏。

D (Drive)

D挡是最常用的行驶挡位，称为前进挡，汽车在该挡位下能在一定挡位范围内自动换挡，不同的自动变速器的挡位数会有所不同，其中以6个(尤其手自动)、8个挡位最为常见。从1990年代至今生产的汽车则主要以至少四个前进挡位为主。

2 或 S (Second)

属前进低挡，在该挡位下，变速器只能在1挡和2挡这两个低挡位间自动换挡。当汽车在不良路面(如冰雪覆盖路面等路面附着条件差的路面)上行驶或行驶缓升坡及缓降坡的时候可选择该挡位。

1 或 L (Low)

亦属前进低挡，在该挡位下，汽车只能以1挡行驶。该挡位同2速挡一样适用于不良路面和缓升坡及缓降坡时使用。

优点

免去离合器操作和频繁的换挡，使得操作简便。特别在壅塞的市区路段与山路，可降低驾驶人的负担。

能自动适应行驶阻力的变化，在一定范围内实现无级变速。

汽车在起步和加速时更加平稳。

可避免因外界负荷突然增加而造成发动机熄火的现象。

由于变速原理采用行星齿轮减速的方式，所以制造技术精密的情况下，可不增加体积和质量来提升挡位数(目前已成功开发9速变速器，体积和质量却与6速变速器差异不大)。

一些设计良好的自动变速器，已经比手动变速器省油。

于商用车辆上使用自动变速器能够减少职业司机工作负担，例如巴士、计程车等。

缺点

构造精密复杂，生产成本较高，维修不便。

传动效率较低，油耗较大。(CVT及双离合自手排有自排的方便性、但传输效率比传统自排更接近手排，若考虑到驾驶技术问题，整体效率可能会超越手排)

发动机刹车(挡刹)的效果较差。

对于汽车驾驶爱好者来说会减少操控所带来的快感，起步加速亦逊于手排。

电池电量耗尽时无法依靠推车来发动发动机。