Un motore a testa piatta può essere differenziato da molti altri progetti di motori a combustione interna dal fatto che l’intero treno valvole si trova all’interno del blocco. Questa progettazione iniziale del motore ha comportato diversi vantaggi e svantaggi ed è diventata molto meno comune rispetto ai motori a valvole in testa (OHV) e a camme in testa (OHC). Le flathead utilizzate nelle automobili includevano motori a quattro cilindri in linea, otto diritti e persino un V12 di grandi dimensioni. Erano anche popolari nelle motociclette fino a quando non furono sostituiti da panhead e altri design. A causa della posizione delle valvole all’interno del blocco motore, le teste su un motore a testa piatta sono in genere poco più che solidi pezzi di metallo.
Molti motori a combustione interna hanno le loro valvole posizionate all’interno della testata. I motori a testa piatta hanno queste valvole nel blocco, accanto ai pistoni. Il vantaggio principale di questo design è che il meccanismo di azionamento delle valvole può essere sostanzialmente più semplice. I motori OHV e OHC richiedono componenti come bilancieri e aste di spinta per azionare le valvole, ma ciò può essere fatto più direttamente in un motore a testa piatta. Un altro vantaggio, in particolare nei motori laterali, era che il guidatore poteva continuare a far funzionare il proprio veicolo senza arrecare danni sostanziali al motore in caso di caduta di una valvola.
Uno dei maggiori vantaggi offerti dalle flathead deriva dalla relativamente piccola sovrapposizione che si verifica quando nessuna valvola di scarico o di aspirazione è chiusa. A causa del modo in cui le valvole vengono aperte premendo direttamente su di esse e della velocità con cui possono aprirsi e chiudersi, questa sovrapposizione è in genere più breve rispetto ai motori OHV o OHC. Ciò può consentire a un motore a testa piatta di funzionare meglio a giri al minuto inferiori (RPM) e conferire ai motori la reputazione di essere difficili da bloccare.
La maggior parte degli svantaggi insiti nei motori a testa piatta sono anche legati al design della valvola. Il metodo con cui essi assorbono la miscela di carburante e aria e espellono i gas di combustione può essere meno efficiente di molti motori OHC e OHV, con conseguenti scarse prestazioni alle alte velocità. I flathead hanno anche un rapporto di compressione massimo inferiore rispetto a molti altri progetti di motori, il che può contribuire a ridurre l’efficienza.
L’uso moderno dei motori a testa piatta è principalmente limitato ai veicoli su misura e restaurati. In queste applicazioni, l’uso di un motore a testa piatta autentico può essere più importante per rodder o personalizzatore rispetto ai potenziali inconvenienti inerenti al design. A volte vengono anche utilizzati in piccoli motori come i tosaerba, dove la semplicità della struttura della valvola è utile e le prestazioni ad alta velocità non sono importanti.