Mechanismus, der bei einem 4-Takt-Hubkolbenmotor, die Bewegung der Kurbelwelle auf die Ventile überträgt. Hierbei sind unterschiedliche Bauweisen möglich, die sich im mechanischen Aufwand und der Drehzahlfestigkeit unterscheiden. In jedem Fall geschieht das Steuern der Ventile über eine oder mehrere Nockenwelle(n), die von der Kurbelwelle angetrieben wird. Die Unterschiede liegen in der Anordnung und Anzahl der Nockenwellen, sowie der Art der Kraftübertragung von der Kurbelwelle zur Nockenwelle.
Eine sehr einfache, heute nur noch bei Stromgeneratoren und Rasenmähern übliche Bauweise ist der SV-Motor (side valves). Hier liegen die Ventile am Zylinderfuß, direkt bei der Kurbelwelle. Der Gasstrom muss die gesamte Bauhöhe des Zylinders überbrücken, bis er im Brennraum angelangt ist. Dementsprechend ist diese Art der Ventilsteuerung nur für niedrige Drehzahlen geeignet.
Beim OHV-Motor (overhead valves) liegen die Ventile im Zylinderkopf, die Nockenwelle aber unten, im Kurbelgehäuse, und wird direkt über Zahnräder von der Kurbelwelle angetrieben. Man spricht auch von untenliegender Nockenwelle. Die Ventile werden über Stoßstangen und Kipphebel angetrieben. Diese Bauweise wird im Pkw- und Motorradbau teilweise noch heute bei älteren Konstruktionen verwendet, z.B. bei einigen amerikanischen V8-Motoren, oder bei Harley Davidson Motorradmotoren. Durch die relativ großen oszillierenden Massen ist der OHV-Motor nicht für sehr hohe Drehzahlen geeignet.
Die Stößelstangen können entfallen, wenn die Nockenwelle oben liegt und die Ventile entweder über Kipphebel, Schlepphebel oder direkt betätigt werden. Dieser so genannte OHC-Motor (overhead camshaft) ist heute die am häufigsten eingesetzte Bauform. Für die Übertragung der Rotationsbewegung von der Kurbelwelle zur obenliegenden Nockenwelle gibt es verschiedene Möglichkeiten. Weit verbreitet sind Steuerkette oder Zahnriemen. Andere Möglichkeiten sind Stirnräder, Schubstangen oder (hauptsächlich bei Mororrädern) die Königswelle. Sind pro Zylindereihe zwei Nockenwellen vorhanden (DOHC: double overhead camshaft) so ist eine Nockenwelle für die Einlassventile und eine für die Auslassventile zuständig.
Die Ventile werden in die Grundstellung (Zu-) in der Regel mittels Ventilfeder zurückgebracht. Eine besondere Bauweise ist die desmodromische Ventilsteuerung, bei der ohne Ventilfedern gearbeitet wird (Ducati) und die Ventilfederung mit Pressluft (z.B. Formel 1 – Motoren).
Um die thermische Dehnung der Ventile im Laufe des Betriebs aufzufangen, muß ein Spiel zwischen dem Ventilschaft und dem Betätigungselement vorhanden sein, das entweder durch Stellschrauben oder durch auswechselbare kalibrierte Plättchen eingestellt wird und im Bereich einiger Zehntel Milimeter liegt. Das Ventilspiel soll in Zeitabständen kontrolliert und ggf. nachgestellt werden, weil sonst bei keinem Spiel die Ventilsitze durchbrennen. Die Nachstellung kann entfallen, wenn das (in diesem Fall größere) Ventilspiel hydraulisch (durch den Druck im Motorölkreislauf) gehalten wird, was heute zur zeitgemäßen Motorenbauweise gehört.