El diseño del motor de levas en bloque se usa con motores de válvula aérea. En esta configuración, las válvulas son accionadas por varillas de empuje que se montan en elevadores que siguen los lóbulos del árbol de levas. El árbol de levas se encuentra dentro de los límites del bloque del motor, por lo tanto, el apodo de la leva en bloque. Esta tecnología utiliza un solo árbol de levas junto con un solo conjunto de cadena de distribución y engranajes. Hay dos opciones básicas de árbol de levas en el motor de levas en bloque: árbol de levas plano y árbol de levas de rodillos.
La elección puede desglosarse aún más con la opción de las versiones hidráulica y de levantador sólido. Para el sedán familiar promedio, el elevador de empujador plano hidráulico será suficiente para la mayoría de los usos de levas en bloque. Para los motores de alto rendimiento, se utilizaron diseños de empujador plano de elevador sólido, como en los diseños de cámara en bloque de muscle car. Las aplicaciones de carreras generalmente se basan en versiones sólidas del elevador de rodillos en el diseño del motor de levas en bloque. Desde mediados de la década de 1980, la mayoría de los motores de levas en bloque han utilizado una leva de rodillos hidráulicos del fabricante.
Si bien la mayoría de los fabricantes de automóviles europeos y japoneses se han cambiado a motores de estilo de levas, los fabricantes estadounidenses se han quedado con el diseño del motor de levas en bloque. Ford Motor Company ofreció un motor especial de levas (SOHC) en el Mustang en la década de 1970. Este motor SOHC utilizaba un bloque de motor de levas en bloque con culatas hemisféricas especialmente preparadas que incluían un árbol de levas montado en cada culata. Estos árboles de levas fueron operados por una sola cadena de distribución que se enrollaba desde el engranaje del cigüeñal a un eje simulado especial ubicado en la posición del árbol de levas original y luego corría hacia los engranajes del árbol de levas montados en la cabeza. El estiramiento excesivo de la cadena de distribución inusualmente larga dificultó la sincronización del motor, lo que condujo a la desaparición del motor.
Un argumento en contra del árbol de levas montado en bloque en un vehículo de alto rendimiento siempre ha sido la pérdida de potencia a través de la deflexión de la varilla de empuje. La teoría es que debido al aumento de la presión de los resortes de la válvula utilizada en motores de alto rendimiento, se cree que las varillas de empuje se doblan y flexionan ligeramente en los límites superiores del pico operativo del motor, lo que resulta en pérdida de potencia porque las válvulas no se abren tanto como deberían. Con un motor de leva superior, el árbol de levas acciona las válvulas, eliminando las varillas de empuje. Sin varillas de empuje significa que no hay deflexión para robar potencia.
Cuando se enfrentan a este argumento, los principales fabricantes de motores que favorecen el diseño en bloque se apresuran a señalar un hecho interesante. Los motores de pistón más potentes del mundo son los dragsters Top Fuel alimentados con nitrometano. Estos motores producen más de 5,000 caballos de fuerza; Estos motores también son motores de levas en bloque.