Wałek rozrządu to główny element układu rozrządu, odpowiedzialny za sterowanie pracą zaworów (ich otwieraniem i zamykaniem). Ma postać wałka zaopatrzonego w metalowe profile - krzywki (na powyższej grafice w kolorze różowym). Mają one określony kształt, średnicę, budowę i ustawienie względem siebie i zaworów. Liczba krzywek jest precyzyjnie skorelowana z liczbą zaworów pracujących w silniku.
Obracający się wałek rozrządu powoduje obracanie się krzywek wraz z nim. Krzywka, trafiając na korpus zaworu (metalowy cylinder połączony z główką zaworu za pomocą popychacza zaworowego - kolor jasnoróżowy na grafice) powoduje jego wepchnięcie do wnętrza cylindra, co jest równoznaczne z otwarciem zaworu.
Obracający się dalej wałek rozrządu powoduje dalsze przemieszczanie się krzywki wzdłuż korpusu zaworu, co w konsekwencji prowadzi do powrotu główki zaworu do położenia spoczynkowego (przy użyciu sprężyny). Dzięki zróżnicowanemu rozmieszczeniu krzywek wzdłuż wałka rozrządu czasy otwarcia i zamknięcia poszczególnych zaworów są zróżnicowane. Każdemu zaworowi przypisana jest jedna krzywka na wałku rozrządu. Praca wałka rozrządu jest odpowiednio skorelowana z pracą wału korbowego (na dwa obroty wała korbowego przypada jeden obrót wałka rozrządu). Zatem na jeden cykl pracy silnika przypadają dwa obroty wału korbowego i jeden obrót wałka rozrządu.
Wałek rozrządu zaopatrzony jest w koło, które przy pomocy paska (bądź łańcucha) połączone jest z podobnym kołem założonym na wał korbowy. Upraszczając, można rzec, iż dzięki odpowiedniemu dobraniu średnic owych kół oraz precyzyjnemu ich ułożeniu względem siebie (wspomagane poprzez prowadnice, rolki, napinacze i inny osprzęt zapewniający stabilną pracę i likwidujący nieprawidłowości wynikające z rozciągania się paska bądź łańcucha) udaje się uzyskać taką konfigurację, w której na dwa obroty wału korbowego przypada jeden obrót wałka rozrządu.