Verbrennungsmotoren umfassen typischerweise einen Zylinderblock, in dem die Kolben und die Zylinder untergebracht sind, durch die sie sich bewegen, und einen Zylinderkopf, um den Block abzudecken. Bestimmte Motorkonfigurationen haben mehrere Zylinderköpfe, von denen jeder auf einer eigenen Zylinderbank sitzt. Bei einigen Motoren, wie zum Beispiel dem Flachkopftyp, kann der Zylinderkopf sehr einfach sein und nur so konstruiert sein, dass er ein abgedichtetes, abnehmbares oberes Ende für den Kopf bereitstellt. Andere Motoren haben entweder einen Teil des Ventiltriebs oder sowohl den Ventiltrieb als auch die Lagerwelle im Kopf. In beiden Fällen wird der Zylinderkopf im Allgemeinen mit einer Graphit- oder Metallkopfdichtung am Block montiert, wodurch die Zylinder effektiv in abgedichtete Brennräume verwandelt werden.
Einfache Motoren, wie sie in Rasenmähern und Reihenmotoren verwendet werden, wie L4- und L6-Einheiten, haben einen einzigen Zylinderkopf, um alle Brennräume abzudichten. Andere gängige Motoren wie V6 und V8 enthalten zwei parallele Zylinderbänke. Dies erfordert zwei V-förmig montierte Zylinderköpfe, um den Zylinderblock abzudichten. Ein anderer Motortyp, der zwei Zylinderköpfe verwendet, ist der Flach- oder Boxermotor. Diese Konfiguration ähnelt der V-Formation insofern, als beide Zylinderbänke von einer einzigen Kurbelwelle angetrieben werden, beim Boxermotor jedoch auf derselben horizontalen Ebene ausgerichtet sind.
Die Komplexität eines Zylinderkopfs hängt stark von der Art des Motors ab, in dem er verwendet wird. Viele ältere Automobile verwendeten einen sogenannten Flathead-Motor. Wie der Name schon sagt, verwendeten diese Motoren einen Kopf, der eine einfache, flache Platte war, die über die Kopfdichtung an einem Zylinderblock montiert war, der selbst den gesamten Ventiltrieb enthielt. Zylinderköpfe in diesen Anwendungen erfüllten immer noch die lebenswichtige Funktion der Abdichtung der Brennkammern, obwohl ihnen ein Großteil der Funktionalität modernerer Einheiten fehlte.
Moderne Zylinderköpfe werden typischerweise in Konfigurationen mit hängenden Ventilen (OHV) oder obenliegenden Nocken (OHC) verwendet. Ein Zylinderkopf in einem OHV-Motor enthält im Allgemeinen Ventiltriebkomponenten, wie beispielsweise Stößelstangen, Tellerventile und andere Komponenten, die von einer im Zylinderblock angeordneten Nockenwelle betätigt werden. Bei OHC-Motoren hingegen befindet sich die Nockenwelle selbst im Kopf, was zu einer noch komplexeren Einheit führt. Diese Arten von Zylinderköpfen enthalten in der Regel den gesamten Ventiltrieb.