Zasada ruchu jest prosta – poszczególne koła zębate zazębiają się o siebie i współpracując w ten sposób wpędzają się nawzajem w ruch, przy pewnym poślizgu, którego niestety nie można wyeliminować. Elementy konstrukcyjne prawie każdego koła zębatego to piasta, łącznik oraz wieniec zębaty (na który z kolei składa się wieniec, zęby oraz wręby czyli przestrzenie między zębami) – jeżeli koło zębate jest niewielkie (zębnik) to posiada jedynie wieniec zębaty, spełniające te trzy role w jednym. Dla kół zębatych najważniejsze specyfikacje to przede wszystkim liczba zębów oraz średnica koła. Trzecim istotnym parametrem jest tak zwana podziałka zęba.
Na podstawie trzech wymienionych wcześniej wartości, jakie można określić dla każdego koła zębatego wylicza się współczynnik nazywany modułem zęba. Indeks ten dla kół zębatych jest ważny dlatego, że jest to wielkość znormalizowana, a zatem opisana w standardzie PN/M-88502, czyli w Polskiej Normie dla kół zębatych. Według tego parametru można dobierać dane koło zębate do konkretnych zastosowań.
Oczywiście najważniejszym elementem konstrukcyjnym koła zębatego jest ząb. Istnieje szereg współczynników określających geometrię zęba kół zębatych, jednym z nich jest na przykład wysokość zęba koła zębatego. Koła zębate mogą mieć zęby proste, śrubowe i skośne, istnieją też koła zębate, które są stożkowe i także mogą mieć wtedy zęby proste lub skośne.
Koła zębate pomimo swojej nazwy nie muszą mieć tylko kształtu okręgu. Bywają też koła zębate owalne albo w kształcie serca, które znajdują zastosowanie w przekładniach o zmiennym przełożeniu. Kołami zębatymi są też złożone z ruchomych segmentów koła przekładni łańcuchowej i wreszcie kołem ·łańcuchowym może być także tylko jego fragment w mechanizmach, gdzie obrót w trakcie ruchu jest niepełny (jest to na przykład tylko 90 lub 180 stopni). Koła zębate mają szerokie zastosowanie w przemyśle maszynowym do przenoszenia napędu, np. w takich urządzeniach jak wypalarki plazmowe, które tną materiał za pomocą lasera lub acetylenu. Koła zębate dobrze sprawdzają się w napędach, gdzie prędkość przesuwu oraz długość robocza są znaczne.