In einem Fahrzeug hat eine Nockenwelle die Aufgabe, die Ein- und Auslassventile eines Verbrennungsmotor in einer bestimmten Reihenfolge und Zeit zu öffnen und zu schließen. Sie ist dabei meist im Zylinderkopf verbaut. Dabei werden Nockenwellen von einer Kurbelwelle über Zahnriemen und Steuerketten angetrieben. Mit einem Übersetzungsverhältnis von 2:1, dreht sich die Nockenwelle halb so schnell wie die Kurbelwelle.
Die Nocken, auch exzentrische Nocken genannt, sitzen versetzt in bestimmten Winkel, womit die Steuerzeit der Ventile definiert wird. Um ein Ventil zu öffnen, rotiert die Nockenwelle um ihre eigene Achse, und drückt das Ventil, an seiner Ventilfeder, nieder. Rotiert die Kurbelwelle weiter, drückt die Ventilfeder das Ventil wieder nach oben, womit es geschlossen wird. Um den, durch die thermisch bedingten Ausdehnung der Bauteile während des Betriebes entstandenen Spielraum, auszugleichen, werden die Nockenwelle mit Hydrostößel besetzt. Diese Stößel gleichen das Spiel durch eine ölgefüllte Kammer kontinuierlich aus.
Beim Tuning werden spezielle Nocken verwendet, die den Zeitraum, indem das Ventil geöffnet ist, verlängern können. Dadurch gelangt mehr Luft in den Verbrennungsraum und es kann mehr Kraftstoff verbraucht werden. Mehr Kraftstoffverbrauch bedeutet mehr Motorleistung. Die Spezialnocken werden vorwiegend im Motorsport eingesetzt.