Mechanizm różnicowy to układ kół zębatych ulokowanych pomiędzy wałem napędowym a osiami pojazdu. Odpowiedzialny jest za kompensację różnicy prędkości obrotowych kół osi napędowej podczas pokonywania przez nie łuków o różnych długościach.
Koła jednej osi podczas jazdy innej niż na wprost pokonują tory o różnych długościach (koło zewnętrzne porusza się po łuku o większej średnicy, zatem pokonuje większy dystans niż koło wewnętrzne). Gdyby oba koła jednej osi w takiej sytuacji poruszałyby się z jednakową prędkością, dochodziłoby do poważnych naprężeń, które przyspieszałyby zużycie opon i elementów tocznych osi.
Klasyczny dyferencjał składa się z koła talerzowego przekładni głównej, które jest na stałe przymocowane do obudowy. Napędza je koło zębate przenoszące moment obrotowy z silnika pojazdu. Wewnątrz obudowy znajdują się jeszcze dwa inne rodzaje kół zębatych: koła koronowe i satelity. Pierwsze z nich są połączone za pomocą wielowypustu z półosiami. Skutkuje to tym, iż jeśli obraca się koło lewe lub prawe, to obraca się też półoś przymocowana do tego koła zębatego. Z kolei satelity są połączone z kołami koronowymi i obracają się wokół czopów krzyżaka, na których są zamocowane (krzyżak obraca się razem z obudową).
W sytuacji gdy koła samochodu obracają się z taką samą prędkością, działanie mechanizmu różnicowego nie jest potrzebne. Natomiast w przypadku wystąpienia różnicy prędkości obrotowych pomiędzy kołami samochodu, rozpoczyna się działanie satelitów. Poruszają się one nadal razem z kołami koronowymi, ale różnica w ilości obrotów pomiędzy prawym, a lewym kołem koronowym wymusza obrót satelitów wokół ich własnej osi oraz krzyżaka, a tym samym zainicjowanie działania mechanizmu różnicowego. Obrót satelitów wokół krzyżaka powoduje, że prędkość obrotowa drugiego koła zmniejsza się o taką samą wartość, o jaką wzrosła prędkość koła pierwszego.
Z przekładniami planetarnymi
Zamiast satelitów, w mechanizmach różnicowych spotyka się też przekładnie planetarne w postaci pary kół walcowych. Rozwiązanie z przekładniami planetarnymi jest jednak rzadziej spotykane, głównie ze względu na swoje skomplikowanie oraz wzrost masy własnej całego dyferencjału.
Mechanizm różnicowy umożliwia kołom tej samej osi poruszanie się z różnymi prędkościami w czasie pokonywania łuków. Jednak mechanizm różnicowy ma jedną podstawową wadę: przekazuje moment obrotowy równo pomiędzy koła. To sprawia, że w warunkach ograniczonej przyczepności pojawią się problemy z ruszeniem z miejsca, ponieważ kiedy jedno z kół nie ma zdolności do przenoszenia momentu na podłoże, taką zdolność traci również drugie z kół.
W autach terenowych, poruszających się w skrajnie trudnych warunkach terenowych, zdarzają się sytuacje, gdy dyferencjał działa na niekorzyść i powoduje pogorszenie trakcji. Stąd koniecznym stało się stosowanie blokady mechanizmu, by zapewnić jak lepszą trakcję w terenie, kiedy koła jednej osi obracają się z tą samą prędkością.