Automaattivaihteisto käyttää hydrauliöljyä, joka on työnnetty sarjan kytkinlevyjen ja servojen läpi ajoneuvon ajamiseen. Neste pyöritetään momentinmuuntimen läpi voimansiirron tuottaman vääntömomentin moninkertaistamiseksi. Tämä vääntömomentti määrää vaihtopisteet ja kiihtyvyyden sekä ajoneuvon tehon. Vääntömomentin muunnin yhdistää voimansiirron moottoriin vauhtipyörän tai joustavan levyn kanssa. Moottorin kierrosnopeuden kasvaessa momentinmuunnin moninkertaistaa voiman määrän, jonka automaattivaihteisto käyttää vetoakseliin.
Automaattivaihteiston vaihtaminen ja vaihteiden vaihtaminen suoritetaan vaihteistonesteen virtauksen kautta. Aivan kuten ihmiskehon verenkierto, voimansiirtoneste pumpataan monimutkaisen käytävän ja kanavien sokkelon läpi koko voimansiirron ajan. Kun neste virtaa vaihteiston läpi, se painaa eri kytkimiä ja käyttää tiettyä vaihdetta. Vaihde vaihtuu vastaavasti, kun vaihteen nopeutta muutetaan ylös tai alas.
Automaattivaihteistoja on monia, ja suurin ero niiden välillä on vaihteiston vaihteiden lukumäärä. Perinteinen vaihteisto oli varustettu kolmella eteenpäinvaihteella: peruutus-, pysäköinti- ja vapaa -asennolla. Nykyaikaiset vaihteistot on varustettu vähintään neljällä vaihteella, ja niitä voi olla jopa kahdeksan. Saatavana on myös vaihtelevan vääntömomentin voimansiirtoja, jotka käyttävät yhtä nopeutta, joka vaihtuu alhaisesta suureksi nopeudeksi moottorin nopeudelle. Tämän tyyppinen voimansiirto toimii paljon kuin nestekytkin tai hydrostaattinen voimansiirto.
Useimmat ajoneuvot, jotka voidaan varustaa manuaalivaihteistolla, tarjoavat lisävarusteena automaattivaihteiston. Perusmalliset ajoneuvot on tyypillisesti varustettu manuaalivaihteistolla, kun taas ylemmän tason ajoneuvoilla on automaattivaihteisto lisämaksusta. Amerikkalaiset suosivat tyypillisesti automaattivaihteista ajoneuvoa, kun taas eurooppalaiset valitsevat usein manuaalivaihteiston. Monet urheiluautot ja crossover-ajoneuvot tarjoavat korkean suorituskyvyn vaihteistoja, joissa on mela-vaihteet. Vaikka vakiovaihteet ovat tyypillisesti pylväs- tai lattialle asennettuja, mela-vaihtaja asettaa vaihteenvalitsimet ohjauspyörään.
Yksinkertaisesti napauttamalla mela ylös tai alas, vaihteisto voidaan vaihtaa vaihteiden läpi ilman, että kuljettaja koskaan nostaa käsiään ohjauspyörästä. Tämäntyyppinen suorituskykyä vaihtava valitsin on noussut Formula 1 -riveistä katukäyttöisiin ajoneuvoihin. Muut suorituskykytyyppiset automaattivaihteiston vaihtajat tarjoavat sekä manuaalisen että automaattisen vaihdon kytkimen läpän kautta.