Um eixo diferencial é um eixo que incorpora um conjunto de engrenagens de transmissão no eixo da mesma maneira que um veículo de tração traseira usa um eixo equipado com engrenagens para impulsionar o veículo. Identificado pela grande seção central arredondada, geralmente chamada de abóbora, o eixo diferencial contém um conjunto de engrenagens de anel e pinhão projetado para multiplicar a potência de entrada do motor e dar ao veículo maior potência. Por outro lado, um eixo sem engrenagem, ou um eixo reto, como são freqüentemente chamados, é um eixo reto com um cubo de roda montado em cada extremidade, semelhante a um eixo de reboque.
O objetivo de um eixo diferencial é multiplicar a quantidade de potência que é inserida e criar mais potência na extremidade de saída do eixo. Usando uma engrenagem pequena acionando uma engrenagem maior, a relação de transmissão pode ser alcançada fazendo uma matemática simples. A pequena engrenagem de pinhão recebe força da transmissão, que está produzindo o mesmo número de rotações que o virabrequim do motor em uma aplicação de transmissão sem overdrive. Isso significa que toda vez que o virabrequim do motor dá uma volta completa, o eixo de transmissão que sai da transmissão também dá uma volta completa. Contando os dentes na coroa maior e dividindo esse número pelo número de dentes na pequena engrenagem do pinhão, a relação da engrenagem final – ou o número de vezes que a engrenagem do pinhão e o eixo de transmissão devem girar para girar a coroa e eixo uma volta completa – pode ser calculado.
Saber a relação de transmissão do eixo diferencial é fundamental para decifrar muitas funções do veículo onde é necessário aplicar equações matemáticas e certas fórmulas. A velocidade de qualquer veículo pode ser calculada com precisão calculando a relação de engrenagem do eixo diferencial e o diâmetro do pneu, junto com as rotações do virabrequim do motor por minuto (RPM). Um pneu percorrerá a mesma distância linear que mede a altura do pneu para cada revolução completa do pneu.
Para veículos de competição, uma variedade de conjuntos de engrenagens de eixo diferencial podem ser levados para uma pista para permitir o ajuste fino do veículo para mudanças nas condições da pista. O eixo do diferencial em um veículo de passeio passou por muitas horas de pesquisa para chegar ao conjunto de marchas mais benéfico. A seleção de marchas de fábrica em um eixo diferencial de equipamento original costuma comprometer o desempenho e o consumo de combustível. Qualquer alteração no eixo diferencial de fábrica original provavelmente anulará a garantia do trem de força do veículo.