Nelitahtisissa polttomoottoreissa, sekä bensa- että diesel-koneissa, nokka-akselin tehtävänä on hallita imu- ja pakoventtiileitä. Vanhemmissa moottoreissa on yksi nokka-akseli riittävä, koska jokaisella sylinterillä on vain yksi imu- ja pakoventtiili. 1980-luvun puolivälin jälkeen valmistetuissa ajoneuvoissa on usein kaksi imuventtiiliä ja toinen lisäpakoventtiili sylinteriä kohden. Kun käytetään kyseistä kolmen tai neljän venttiilin teknologiaa, tarvitaan niiden hallintaan toinen nokka-akseli.

Rakenteesta riippuen nokka-akseli voidaan asentaa moottorin eri osiin. Sylinterikannen alapuolinen nokka-akseli ohjaa vaihteen suoraan kampiakseliin. Nokka-akseli sijaitsee tässä tapauksessa usein sylinteriryhmässä olevan kampikammion sisällä tai vieressä aktivoiden venttiilinnostimia. Nokka-akselin nokka ohjaa venttiilin karaa venttiilinnostajan tai keinuvivun avulla. Sylinterikannen yläpuolinen nokka-akseli (OHC overhead camsaft) puolestaan sijaitsee moottorin päässä. Tässä versiossa venttiilinnostimia ei ole.

Nokka-akseli pyörii puolella nopeudella kampiakseliin nähden. Nokan geometria vaikuttaa venttiilien avautumisnopeuteen ja aukioloaikaan. Jyrkempi nokan profiili lisää venttiilien avautumis- ja sulkeutumisnopeutta. Tätä hyödynnetään erityisesti turboahdetuissa moottoreissa.

Venttiilien avautumis- ja sulkeutumisaikoja voidaan säätää ja mukauttaa käytön aikana. Tämä tapahtuu säätämällä hydraulista nokka-akselia ketjulla. Nokka-akselit on suunniteltu kestämään moottorin käyttöiän ajan ja niitä vaihdetaan usein vain onnettomuuden jälkeen tai viritettäessä autoa.

Ajoneuvokohtaiset nokka-akselit, nokka-akselin voiteet sekä venttiilit löytyvät verkkokaupastamme tunnusluvun avulla. Vaihdettaessa tiivisteitä ja hammashihnaa, tulisi samalla vaihtaa myös kiristimet.