Головки цилиндров устанавливаются поверх блоков цилиндров двигателя, герметизируя камеры сгорания и размещая в себе впускные и выпускные клапаны. Эти компоненты, изготовленные из литого алюминия или чугуна, имеют прецизионно обработанные направляющие клапанов, седла и каналы для управления потоком газов. Интегрированные каналы системы охлаждения регулируют рабочую температуру, а распределительные валы или системы непосредственного привода управляют фазами газораспределения. Головки цилиндров обычно включают резьбу для свечей зажигания или крепления форсунок для воспламенения или подачи воздушно-топливной смеси. Герметичность обеспечивается прокладкой головки блока цилиндров между головкой и блоком, поддерживая компрессию, критически важную для работы двигателя.