Der Zylinderkopf sitzt auf dem Zylinderblock, dichtet den Zylinder von oben ab und bildet den Brennraum. Da er häufig mit heißem und unter hohem Druck stehendem Gas in Kontakt kommt, ist er hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Bei wassergekühlten Motoren befindet sich im Zylinderkopf ein Kühlwassermantel. Die Kühlwasserbohrung an der Unterseite des Zylinderkopfes ist mit der Kühlwasserbohrung im Zylinderblock verbunden. Das zirkulierende Wasser dient der Kühlung von Hochtemperaturbauteilen wie dem Brennraum.
Der Zylinderkopf ist mit Einlass- und Auslassventilsitzen, Ventilführungsbohrungen für die Einlass- und Auslassventile sowie Einlass- und Auslasskanälen ausgestattet. Der Zylinderkopf eines Benzinmotors verfügt über Bohrungen für die Zündkerzen, der eines Dieselmotors über Bohrungen für die Einspritzdüsen. Der Zylinderkopf eines OHC-Motors besitzt zudem Nockenwellenlagerbohrungen für die Nockenwelle.
Der Zylinderkopf besteht im Allgemeinen aus Grauguss oder legiertem Gusseisen. Die gute Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumlegierung wirkt sich positiv auf das Verdichtungsverhältnis aus.
Der Zylinderkopf ist ein integraler Bestandteil des Brennraums. Dessen Form hat großen Einfluss auf den Motorbetrieb. Aufgrund der unterschiedlichen Verbrennungsmethoden von Benzin- und Dieselmotoren unterscheiden sich die Bestandteile des Zylinderkopfs, aus denen der Brennraum besteht, deutlich. Beim Benzinmotor befindet sich der Brennraum hauptsächlich im Zylinderkopf, während er beim Dieselmotor hauptsächlich in der Grube über dem Kolben liegt.

Maßnahmen zur Behebung von Zylinderkopfrissen
1. Die Zylinderkopfschrauben sollten gleichmäßig angezogen und die Ölzufuhrzeit korrekt eingestellt werden.
2. Dem Wassertank sollte weiches Wasser hinzugefügt werden, und das Wasser sollte so selten wie möglich gewechselt werden.
3. Der Dieselmotor sollte nicht über längere Zeit unter Überlastung betrieben werden.
4. Wenn der Motor läuft und der Wasserstand im Tank gelegentlich zu niedrig ist, sollte er nicht sofort abgestellt, sondern mit niedriger Drehzahl weiterlaufen gelassen und langsam Wasser nachgefüllt werden. Nach dem Warmlaufen des Motors kein kaltes Wasser nachfüllen und warten, bis die Wassertemperatur unter 40 °C gesunken ist, bevor das Wasser nach dem Abstellen abgelassen wird. Im Winter kann kein abgekochtes Wasser direkt nachgefüllt werden; es sollte vorher erhitzt werden.
5. Prüfen Sie während der Montage, ob die Kühlwasserbohrungen frei sind. Reinigen Sie das Kühlsystem regelmäßig mit einer alkalischen Lösung, um Ablagerungen und Öl rechtzeitig zu entfernen.