CVT系统主要由主动轮组、从动轮组、金属传动带和液压控制系统及电子控制系统等组成。主动轮组与从动轮组都由固定盘和可动盘组成，固定盘在轴上固定不动，而可动盘在液压控制系统的控制下可以沿轴向移动。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们各自的锥面共同形成V型槽，与V型金属传动带啮合。
发动机输出动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型金属传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给汽车驱动轮。CVT变速是由液压控制系统控制主动轮与从动轮的可动盘做轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，以改变传动比，从而实现无级变速的。
在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，金属带式无级变速器的核心元件是金属带组件，由几百片（现已达400多片）V型金属片和两组金属环组成高柔性的金属带，以保证来自发动机的动力高效、可靠地传递。主动油缸控制主动锥轮沿轴向移动。在主动轮组金属带沿V型槽移动，又由于金属带的长度不变，故在从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，以实现速比的连续变化。
主、从动工作轮构成变速机构，主、从动工作轮均由固定部分（固定锥盘）和可动部分（可动锥盘）组成。主、从动工作轮的可动部分可做轴向移动；其固定部分和可动部分间形成V型槽，金属带在槽内与其啮合；工作面大多为直线锥面体，也有球面体、复合母线锥体。在控制系统的作用下，可动锥盘依靠钢带—滑道结构做轴向运动，可连续地改变传动带的工作半径，从而实现无级变速传动。
汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，以获得较大的减速。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比下降，变速器输出转速升高，使得汽车能够以更高的速度行驶。
汽车CVT变速箱工作原理