Os motores de combustão interna normalmente incluem um bloco de cilindros, que abriga os pistões e os cilindros através dos quais eles se movem, e uma cabeça de cilindro para fechar o bloco. Certas configurações de motor têm várias cabeças de cilindro, cada uma delas em seu próprio banco de cilindros. Em alguns motores, como o tipo de cabeça chata, o cabeçote do cilindro pode ser muito simples e projetado exclusivamente para fornecer uma extremidade superior removível e vedada para o cabeçote. Outros motores têm parte do trem de válvulas, ou ambos, o trem de válvulas e o eixo do campo, dentro do cabeçote. Em ambos os casos, a cabeça do cilindro é geralmente montada no bloco com uma junta de grafite ou de metal, transformando efetivamente os cilindros em câmaras de combustão seladas.
Motores simples, como os usados em cortadores de grama e motores em linha – como unidades L4 e L6, têm uma única cabeça de cilindro para vedar todas as câmaras de combustão. Outros motores comuns, como o V6 e o V8, contêm dois bancos paralelos de cilindros. Isso requer duas cabeças de cilindro, montadas de forma a formar a aparência de um V, a fim de vedar o bloco de cilindros. Outro tipo de motor que usa duas cabeças de cilindro é o motor plano ou boxer. Esta configuração é semelhante à formação em V em que ambos os bancos de cilindros são acionados de um único virabrequim, embora, no caso do motor plano, os bancos estejam alinhados no mesmo plano horizontal.
A complexidade de uma cabeça de cilindro depende muito do tipo de motor em que é usada. Muitos automóveis mais antigos utilizavam o que é conhecido como motor de cabeça chata. Como o nome indica, esses motores usavam um cabeçote que era um painel simples e plano, montado por meio da junta do cabeçote, em um bloco de cilindros que continha todo o trem de válvulas. Os cabeçotes de cilindro nessas aplicações ainda desempenhavam a função vital de vedar as câmaras de combustão, embora carecessem de grande parte da funcionalidade encontrada em unidades mais modernas.
Os cabeçotes de cilindro modernos são normalmente usados em configurações de válvula suspensa (OHV) ou came suspensa (OHC). Uma cabeça de cilindro em um motor OHV geralmente contém componentes de trem de válvula, como hastes, válvulas de gatilho e outros componentes que são operados por um eixo de comando localizado no bloco de cilindros. Em contraste, os motores OHC têm a própria árvore de cames na cabeça, tornando a unidade ainda mais complexa. Esses tipos de cabeçotes geralmente contêm todo o conjunto de válvulas.