เครื่องยนต์แบบดั้งเดิมส่วนใหญ่จะมีวาล์วไอดีหนึ่งตัวและวาล์วไอเสียหนึ่งตัวต่อสูบ กลไกวาล์วสองวาล์วนี้ค่อนข้างเรียบง่ายและมีต้นทุนการผลิตต่ำ สำหรับเครื่องยนต์ธรรมดาที่ไม่ต้องการกำลังขับสูง ก็สามารถให้ผลลัพธ์ที่ค่อนข้างดี กำลังเครื่องยนต์และสมรรถนะแรงบิดที่น่าพอใจ เครื่องยนต์ที่มีปริมาตรกระบอกสูบใหญ่กว่าและมีกำลังมากกว่าควรใช้เทคโนโลยีมัลติวาล์ว เทคโนโลยีมัลติวาล์วที่ง่ายที่สุดคือโครงสร้างสามวาล์ว ซึ่งเป็นโครงสร้างสองวาล์วที่มีไอดีหนึ่งและหนึ่งแถวบวกกับวาล์วไอดี
เมื่อวันที่ 29 มกราคม พ.ศ. 2429 คาร์ล เบนซ์ ชาวเยอรมัน ได้ติดตั้งเครื่องยนต์เชื้อเพลิงสูบเดียวสี่จังหวะที่เขาพัฒนาเป็นรถยนต์สามล้อและได้รับสิทธิบัตร นับจากวันนี้ไป โลกก็มีรถยนต์จริงๆ อาจกล่าวได้ว่าเครื่องยนต์สร้างรถยนต์ขึ้นมา โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องยนต์ประกอบด้วย กระบอกสูบ 1 ลูกสูบ 2 ก้านสูบ 3 เพลาข้อเหวี่ยง 4 และชิ้นส่วนหลักอื่นๆ แต่ละกระบอกสูบมีวาล์วอย่างน้อยสองตัว ได้แก่ วาล์วไอดี (สีน้ำเงิน) และวาล์วไอเสีย (สีส้ม)
เฟืองวาล์วเป็นส่วนสำคัญของชุดวาล์วเครื่องยนต์และมีบทบาทสำคัญในการทำงานของเครื่องยนต์ การทำงานของเครื่องยนต์เชื้อเพลิงประกอบด้วยกระบวนการทำงาน 4 กระบวนการ ได้แก่ การรับอากาศ การอัด การผลิตพลังงาน และไอเสีย เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างต่อเนื่อง จะต้องทำซ้ำและหมุนเวียนกระบวนการทำงานทั้งสี่นี้ตามลำดับและสม่ำเสมอ
กระบวนการทำงานสองขั้นตอน ได้แก่ กระบวนการไอดีและไอเสีย กำหนดให้ระบบวาล์วของเครื่องยนต์ส่งส่วนผสมที่ติดไฟได้ (เครื่องยนต์เบนซิน) หรืออากาศบริสุทธิ์ (เครื่องยนต์ดีเซล) ตามลำดับการทำงานของแต่ละกระบอกสูบอย่างแม่นยำ และปล่อยก๊าซที่เผาไหม้ ก๊าซไอเสีย. สำหรับอีกสองกระบวนการทำงานคือกระบวนการอัดและกำลังห้องเผาไหม้กระบอกสูบจะต้องแยกออกจากช่องไอดีและไอเสียภายนอกเพื่อป้องกันก๊าซรั่วไหลเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้ตามปกติ ส่วนประกอบที่รับผิดชอบงานข้างต้นคือวาล์วในกลไกวาล์ว ก็เปรียบเสมือนอวัยวะระบบหายใจของมนุษย์ การหายใจเข้า หายใจออก เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีความเร็วของเครื่องยนต์รถยนต์จึงสูงขึ้นเรื่อยๆ ความเร็วของเครื่องยนต์ของรถยนต์สมัยใหม่โดยทั่วไปสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 5.500 รอบต่อนาที ใช้เวลาเพียง 0.005 วินาทีในการดำเนินการทั้งสี่กระบวนการให้เสร็จสิ้น ระบบสองวาล์วแบบเดิมไม่สามารถทำงานได้อีกต่อไป การระบายอากาศให้เสร็จสิ้นภายในระยะเวลาอันสั้นจะจำกัดการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ วิธีเดียวที่จะแก้ไขปัญหานี้คือการขยายพื้นที่สำหรับเข้าและออกก๊าซ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พื้นที่มีการแลกเปลี่ยนกับเวลา เทคโนโลยีมัลติวาล์วเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหา จนกระทั่งมีการส่งเสริมเทคโนโลยีมัลติวาล์วในช่วงทศวรรษ 1980 คุณภาพโดยรวมของเครื่องยนต์จึงก้าวกระโดดในเชิงคุณภาพ