在以前很長的一段時間里，底置式凸輪軸在內燃機中最為常見。通常這樣的發動機中，氣門位于發動機的頂部，即所謂的OHV（OverHeadValve，頂置氣門）式發動機。此時通常凸輪軸位于曲軸箱的側面，通過配氣機構（如挺桿、推桿、搖臂等）對氣門進行控制。因此底置式凸輪軸一般也叫側置式凸輪軸。由于在這樣的發動機中凸輪軸距離氣門較遠，而且每個氣缸通常只有兩個氣門，因此轉速通常較慢，平順性不佳，輸出功率也比較低。不過這種結構的引擎輸出扭矩和低速性能比較出色，結構也比較簡單，易于維修。
    現在大多數量產車的發動機配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結構使凸輪軸更加接近氣門，減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的往返動能的浪費。頂置式凸輪軸的發動機由于氣門開閉動作比較迅速，因而轉速更高，運行的平穩度也比較好。較早出現的頂置式凸輪軸結構的發動機是SOHC（SingleOverHeadCam，頂置單凸輪軸）式發動機。這種發動機在頂部只安裝了一根凸輪軸，因此一般每個汽缸只有兩到三個氣門（進氣一到兩個，排氣一個），高速性能受到了限制。而技術更新一些的則是DOHC式（DoubleOverHeadCam，頂置雙凸輪軸）發動機，這種發動機由于配備了兩根凸輪軸，每個汽缸可以安裝四到五個氣門（進氣二到三個，排氣二個），高速性能得到了顯著的提升，不過與此同時低速性能會受到一定的影響，結構也會變得復雜，不易維修。