Đầu xi lanh được lắp trên đỉnh khối xi lanh, bịt kín xi lanh từ phía trên và tạo thành buồng đốt. Nó thường xuyên tiếp xúc với khí ở nhiệt độ và áp suất cao, do đó chịu tải trọng nhiệt và tải trọng cơ học lớn. Áo nước làm mát được chế tạo bên trong đầu xi lanh của động cơ làm mát bằng nước, và lỗ nước làm mát ở mặt dưới của đầu xi lanh thông với lỗ nước làm mát của khối xi lanh. Sử dụng nước tuần hoàn để làm mát các bộ phận có nhiệt độ cao như buồng đốt.
Đầu xi lanh cũng được trang bị các đế van nạp và van xả, các lỗ dẫn hướng van để lắp đặt van nạp và van xả, cũng như các đường dẫn khí nạp và khí thải. Đầu xi lanh của động cơ xăng được gia công các lỗ để lắp đặt bugi, trong khi đầu xi lanh của động cơ diesel được gia công các lỗ để lắp đặt kim phun nhiên liệu. Đầu xi lanh của động cơ trục cam trên cao cũng được gia công các lỗ ổ trục cam để lắp đặt trục cam.
Đầu xi lanh thường được làm bằng gang xám hoặc gang hợp kim. Hợp kim nhôm có độ dẫn nhiệt tốt, giúp cải thiện tỷ số nén.
Đầu xi-lanh là một phần không thể thiếu của buồng đốt. Hình dạng của buồng đốt có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của động cơ. Do phương pháp đốt cháy khác nhau giữa động cơ xăng và động cơ diesel, các bộ phận của đầu xi-lanh cấu thành buồng đốt cũng khá khác nhau. Buồng đốt của động cơ xăng chủ yếu nằm trên đầu xi-lanh, trong khi buồng đốt của động cơ diesel chủ yếu nằm trong hốc trên đỉnh piston.

Các biện pháp xử lý vết nứt trên đầu xi lanh
1. Các bu lông đầu xi lanh cần được siết chặt đều nhau và thời gian cấp dầu cần được điều chỉnh chính xác.
2. Nên thêm nước mềm vào bồn chứa nước và hạn chế tối đa việc thay nước.
3. Động cơ diesel cần tránh hoạt động quá tải trong thời gian dài.
4. Khi động cơ đang hoạt động và bình chứa nước thỉnh thoảng bị thiếu nước, không nên tắt máy ngay lập tức mà nên cho máy chạy ở tốc độ thấp và từ từ thêm nước. Không nên thêm nước lạnh sau khi động cơ đã nóng, và đợi cho đến khi nhiệt độ nước xuống dưới 40°C trước khi xả nước sau khi đỗ xe. Vào mùa đông lạnh giá, không thể thêm nước sôi ngay lập tức mà nên đun nóng nước trước rồi mới thêm nước sôi.
5. Kiểm tra xem các lỗ dẫn nước làm mát có bị tắc nghẽn trong quá trình lắp ráp hay không. Thường xuyên vệ sinh hệ thống làm mát bằng dung dịch kiềm để loại bỏ cặn bẩn và dầu mỡ kịp thời.