Der Verbrennungsmotor arbeitet nach dem Gaswechsel-Prinzip. Frische Ladung strömt durch ein geöffnetes Einlassventil in den Zylinder, wird komprimiert, verbrennt, expandiert und gelangt über das geöffnete Auslassventil ins Abgassystem. Das Öffnen und Schließen der Ventile geschieht beim Viertaktmotor durch nockenbetätigte Ventile. Die Hauptaufgabe der Nockenwelle ist das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile zu festgelegten Zeiten, für den Ladungswechsel. Bei einer herkömmlichen Ventilsteuerung wird beim Öffnen der Ventile eine Kraft vom Nocken über ein Betätigungselement zum Ventil übertragen und dieses, entgegen der Ventilfederkraft, geöffnet. Beim Schließvorgang wird das Ventil durch die Kraft der vorgespannten Ventilfeder geschlossen.
Beim Viertaktmotor dreht die von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle mit halber Kurbelwellendrehzahl.
Die Bestimmung der Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile erfolgt durch die Geometrie der Nocken. Durch die Lage der Ventilsteuerzeiten werden Drehmoment, Leistung und Kraftstoffverbrauch beeinflusst.
Hauptbestandteil der Nockenwelle ist der zylinderförmige Nockenwellenschaft. Dieser kann hohl oder auch in Vollmaterial ausgeführt sein. Auf dem Nockenwellenschaft sind die Nocken für die Ventilbetätigung angeordnet. Die Betätigungskräfte der Nocken werden über die Nockenwellenlager aufgenommen. Über ein mit der Nockenwelle verbundenes Antriebsrad erfolgt über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette der Antrieb der Nockenwelle.