曲軸結構的主要組成部分有前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡重、后端凸緣。

其中，前端軸也叫自由端，后端凸緣又叫功率輸出端。

連桿軸頸是曲軸與連桿的連接點，通過圓弧過渡設計降低應力，直列發動機的連桿軸頸數等于氣缸數，V 型發動機則為一半。

主軸頸是關鍵支撐部分，通過滑動主軸承與上曲軸箱連接，有的設計中還帶有油槽保證潤滑。

曲柄負責連接主軸頸和連桿軸頸，并帶有平衡重塊來平衡發動機的不平衡力矩。

平衡重用于維持發動機運轉的平衡。一個連桿頸與曲臂和兩個主軸頸結合就形成一個曲拐，曲軸上的曲拐數取決于氣缸數，直列發動機曲拐數與氣缸數相等，V 型發動機曲拐數是氣缸數的一半。

曲軸前端裝配正時齒輪，驅動輔助設備，還設有甩油盤防止機油泄漏。后端安裝飛輪，通過檔油凸緣和回油螺紋確保密封，防止機油反向流動。

在制造曲軸時，精度要求嚴格，表面粗糙度和尺寸公差都需達到高標準。材料通常是碳素結構鋼或球墨鑄鐵。