Venttiilijuna koostuu kaikista polttomoottorin osista, jotka avaavat ja sulkevat moottorin venttiilit. Ilman venttiilejä moottori ei saa ilmaa ja polttoainetta, joka tarvitaan auton käyttämiseen. Venttiilit sallivat myös käytetyn ilman ja polttoaineseoksen poistumisen pakojärjestelmän kautta palamisen jälkeen. Venttiilijono koostuu tyypillisesti itse venttiileistä ja niiden kiertämiseen käytetystä nokka -akselista. Muut osat vaihtelevat tietyn rakenteen mukaan, mutta jokainen suorittaa tietyn tehtävän venttiilien liikuttamisessa.
Kun moottorin on tuotettava tehoa, sen on tehtävä se painamalla ilma- ja polttoaineseos pieneen tilaan ja sytyttämällä se kipinällä. Moottorin sylinterit suorittavat tämän työn suljetussa kammiossa. Venttiili avautuu, jotta ilma ja polttoaine pääsevät tähän kammioon. Kun seos on sisällä, venttiili sulkeutuu tiiviisti. Kun seos syttyy ja vapauttaa energiaa auton pyörien kääntämiseen, eri venttiili avautuu, jotta pakokaasu pääsee poistumaan.
Venttiilijärjestelmän toiminnassa käytetään kolmea yleistä mallia, joissa yläpuolista nokka -akselia käytetään useimmiten uusissa ajoneuvoissa. Tämän tyyppisessä venttiilijärjestelmässä nokka -akselin pienet lohkot työntyvät venttiilejä vasten, kun nokka -akseli pyörii ja venttiilit avautuvat tilapäisesti. Nokka -akseli on kytketty hammaspyörillä tai hihnoilla kampiakseliin, mikä mahdollistaa sen kääntymisen ajoissa moottorin kanssa. Tämä varmistaa, että venttiilit avautuvat ja sulkeutuvat ajoissa ja estävät moottorin sytytyksen. Muut yläpuolisen nokka -akselin versiot käyttävät venttiilien avaamiseen ja sulkemiseen lisäosia lohkojen sijaan.
Toinen nokka-akselin muoto on nokka-lohko. Se toimii suunnilleen samalla tavalla kuin yläpuolinen nokka -akseli ja avaa venttiilit joko työntämällä niitä tai aktivoimalla lisäosia työn suorittamiseksi. Ero on siinä, että nokka-in-block-muotoilu asettaa nokka-akselin moottorin sisään sen yläpuolelle. Yleensä venttiilit aktivoivat osat, jotka tunnetaan keinuvarsina ja työntötankoina. Kolmas malli käyttää nokatonta moottoria, joka toimii ilman nokka -akselia ja käyttää venttiilien aktivoimiseen erilaisia menetelmiä, kuten antureita.
Jos venttiilijuna ei toimi kunnolla, se voi aiheuttaa moottorin sytytysvirran. Kammioiden räjähdys voi tapahtua liian aikaisin tai liian myöhään. Molemmissa tapauksissa moottori ei tuota niin paljon voimaa ja osat voivat vahingoittua ajan myötä räjähdyksen vaikutuksesta. Kun kuljettaja huomaa, että auton moottori tuottaa vähemmän tehoa, sytyttää väärin tai antaa outoja ääniä, hänen on tarkastettava moottori mekaanikon toimesta, jotta vältetään kalliiden vahinkojen aiheuttaminen.