Uma transmissão automática usa um fluido hidráulico empurrado por uma série de placas de embreagem e servos para dirigir um veículo. O fluido é girado através de um conversor de torque para multiplicar a quantidade de torque que é produzida pela transmissão. Este torque determina os pontos de mudança e aceleração, bem como a potência do veículo. O conversor de torque conecta a transmissão ao motor no volante ou placa flexível. Conforme as velocidades do motor aumentam, o conversor de torque multiplica a quantidade de potência que a transmissão automática aplica ao eixo motor.
A troca de marchas e mudanças de marcha em uma transmissão automática são realizadas por meio do fluxo do fluido de transmissão através da transmissão. Muito parecido com o fluxo sanguíneo no corpo humano, o fluido de transmissão é bombeado através de um labirinto complexo de passagens e canais ao longo da transmissão. Conforme o fluido flui pela transmissão, ele aplica pressão às diferentes embreagens e aciona uma engrenagem específica. A marcha mudará de acordo com a mudança da velocidade da transmissão para cima ou para baixo.
Existem muitas variedades de transmissões automáticas, e a principal diferença entre elas é o número de marchas que a transmissão possui. A transmissão tradicional era equipada com três marchas à frente: ré, park e neutro. As transmissões modernas são equipadas com pelo menos quatro marchas para a frente e podem ter até oito. Também existem transmissões de torque variável disponíveis que usam uma única velocidade que muda de baixa para alta velocidade à medida que o motor é colocado em rotação. Esse tipo de transmissão funciona como um acoplamento de fluido ou tipo de transmissão hidrostática.
A maioria dos veículos que podem ser equipados com transmissão manual oferece uma caixa de câmbio automática como opção. Normalmente, os veículos do modelo básico são equipados com transmissão manual, enquanto os veículos topo de linha são oferecidos com transmissão automática por um custo extra. Os americanos geralmente preferem um veículo com equipamento automático, enquanto os europeus costumam escolher uma transmissão do tipo manual. Muitos carros esportivos e veículos crossover oferecem transmissões de alto desempenho completas com paddle shifters. Enquanto os shifters padrão são normalmente montados na coluna ou no chão, o shifter de remo coloca os seletores de marcha no volante.
Simplesmente tocando o remo para cima ou para baixo, a transmissão pode ser trocada sem que o motorista jamais levante as mãos do volante. Este tipo de seletor de mudança de desempenho passou das fileiras da Fórmula 1 para os veículos de rua. Outros shifters de transmissão automática de desempenho oferecem mudanças manuais e automáticas através do toque de um interruptor.