大きく分けて減速比を段階的に切り替える機構と無段階に切り替える無段変速機がある。段階的に変速する機構は長年の主流であったが、無段変速機が登場して普及が進んだことにより、これと区別するために自動車メーカーや部品メーカーでは段階的に変速するATを「ステップAT」と呼ぶ場合がある。段階的に変速するATはコンピュータ制御技術が普及して高度化する以前から制御が可能な機構であったが、エンジンの出力を効率的に利用するには変速段数を増やす必要があり、それに伴って歯車や制御機構が増えて体積と重量、製造コストが増加する。無段変速機では変速比幅を大きくすると当然大型化する。遊星歯車と無段変速機の組み合わせもある。
エンジンからトランスミッションへの動力伝達に湿式多板クラッチを用いる方式である。ホンダは「ホンダマルチマチック」として油圧で動作する湿式多板クラッチを無段変速機と組み合わせ、1995年式シビックから順次搭載した。ダイムラー・ベンツは「AMGスピードシフトMCT」として湿式多板クラッチと遊星歯車式変速機構を組合せ、メルセデス・ベンツ・SLクラス（R230系）のSL63AMGをはじめとして多くのAMGモデルに採用されている。ダイレクト感と素早い変速、高い伝達効率を訴求力としており、運転者がギアを選択できる「M」モードではダブルクラッチ制御を行って、よりダイナミックな走行を可能としている。操作方法はシフトレバーによるものやステアリング上のスイッチによるもの、パドル式などがある。後述のAMT（Automated Manual Transmission）の一部にも採用されている。湿式多板クラッチ式デュアルクラッチトランスミッションでは、一般に内蔵の湿式多板クラッチを発進時にも流用する。
流体継手を発展させたトルクコンバータを利用してエンジンの出力をトランスミッションに伝達する方式である。伝達に用いられる液体はATフルード（英: AT fluid）と呼ばれ、動力伝達の他に、変速機構を動作させる油圧回路の作動油としての機能や、変速機構に組み込まれているクラッチやブレーキの摩擦力を安定化する機能、潤滑機能なども併せ持つ。多くの場合、トランスミッションケース下部にATフルードを蓄えるオイルパンを持ち、内蔵するポンプでフルードを吸い上げて各部に送る。ATフルードはATオイル（英: AT oil）と呼ばれる場合もあり、JASOでは自動変速機油と記述される。日本で「ATF」と表記した場合は出光興産の登録商標である。油量はディップスティック式のオイルレベルゲージで、オイルパン内の液面高さを計るものがほとんどである。取扱説明書にフルードの交換について記載されていない車種も多いが、一般的に交換作業は専用の機械でフルードを循環させながら行う。ATフルードのフィルターを備えた一部の車種ではオイルパンを外す分解整備が必要な場合もある。
下記以外にも、電磁クラッチ式、乾式単板クラッチ式、乾式多板クラッチ式、流体継手（フルードカップリング）式、遠心クラッチ式などがある。またパラレルハイブリッド車の場合など、エンジンと変速機構の間にクラッチ機構を持たないものもある
オートマチックトランスミッションは、クラッチ機構や変速機構の違いにより分類される。乗用車で最も普及しているのはクラッチ機構にトルクコンバータを用い、遊星歯車式多段変速機と組み合わせたものである。
アメリカでは1960年代までにはATが一般的になったが、ヨーロッパ車や日本車における普及はそれより遅れた。ヨーロッパでは1950年代中期から、主として対米輸出用の乗用車にATの装備が始まった。当初はアメリカのビッグスリー（変速機の社外供給も一部で行うようになった）やボルグワーナーなどの変速機メーカーからATを購入して搭載するケースが多かったが、ロールス・ロイスは1953年以降、GMから製造ライセンスを取得した4速式ハイドラマチックを自製搭載するようになり、ダイムラー・ベンツ（現：ダイムラー）は1961年から自社製の流体継手式4速ATを開発して搭載を開始した。
筋肉こそ美学という考えを持っており、自らを鋼の肉体と称して壮大な自信を持っている。「掴んで投げることこそが最善かつ最良の戦法」と豪語している。相手に背を向けるのを良しとせず、正面には無数に傷があるが、背中には大統領を庇ったときにできたものが1箇所あるのみ。愛国心が強く、国家のために闘う意識を持っている。ロシアの国民を「同志」と呼び、ファンをとても大切にする。製鉄所に設けられた特設リングを本拠地にしている。痩躯の格闘家には、体を鍛えることやもっと食事を多く取るよう勧めるのが恒例となっている。愛国心を他人に押し付けることもしばしばある。嫌いなものに「妙齢の美しい女性」を挙げているが、同性愛者というわけでもなく『CAPCOM FIGHTING Jam』のエンディングでは美女に囲まれてリゾートを楽しむ夢を見ていた。対戦相手にも男女公平に接しており、時にはレインボー・ミカのように身を挺して女性を助けることもある。『CvS』ではキム・カッファンにチャン・コーハンと間違われたことがある。のちにキムが謝罪したが、実際に会ってみたチャンが筋肉質の自分とは違い肥満体だったため、不快感を露わにした。『II』の登場人物の勝利時メッセージは、ザンギエフに限らず攻撃的なものが多いが、それ以降の作品では敗者にアドバイスをしたりやや天然な発言をするなど『II』に比べて温和になっている。興奮して頭の血管が浮き出ている描写がよく描かれ、『ZERO3』や『マーヴル・スーパーヒーローズ VS. ストリートファイター』（以下『MSH VS. SF』と表記）では血管が切れて血が吹き出ている。力頼みの頭の悪い人物と受け取られることもしばしばあるが、大統領と同じ大学に通っており、レフ・トルストイのようなロシア文学を引用するような台詞や、対戦相手に読書を薦める台詞もある。また、メガネを着用し、読書や勉学に勤しむイラストも存在する。