У поршневих двигунах внутрішнього згоряння головка циліндру монтується на блок циліндрів, замикаючи циліндр (циліндри), і утворюючи замкнуті камери згоряння.

Головка може бути індивідуальною для кожного циліндра, або загальною для ряду циліндрів (головка блоку циліндрів, ГБЦ). Блок може мати один або декілька таких рядів.

Залежно від типу двигуна (тактність, спосіб займання, тип охолодження, система газорозподілу) будова головки може відрізнятися у дуже великих межах. Деякі двигуни з повітряним охолодженням (зазвичай двотактні) головок не мають, їх окремі циліндри прикріплюють до картера двигуна.

Стик головки та блоку циліндрів ущільнюють прокладкою головки блоку. Для дизельних двигунів товщина прокладки у багатьох випадках підбирається відповідно до величини виступу поршнів. Якщо товщина прокладки ГБЦ виявиться меншою за необхідну, двигун може почати стукати, більше за необхідну - потужність двигуна зменшиться (бо збільшиться об'єм камери згоряння і зменшиться ступінь стиснення). Тому монтаж головки блоку циліндрів є відповідальною операцією.

Кріплення головки до блоку здійснюється силовими болтами або шпильками з гайками та шайбами ​​(у разі болтів вони також мають шайби). Як індивідуальні, так і загальні для ряду циліндрів, головки монтують із затягуванням за вказаним заводом-виробником способом (послідовність, зусилля затягування, довороти на кут). Це необхідно для гарантії герметичності газового стику та збереження болтів. Пружність кріплення повинна бути достатньою для збереження затягування при усадці прокладки ГБЦ. Але перевищення товщини металоасбестової (паронітової) прокладки або її просаджування (низька якість, перегрів двигуна) можуть викликати пробивання газового стику головки, тобто вихід двигуна з ладу. Щоб збільшити жорсткість прокладки, і тим самим гарантувати притискання, на сучасних двигунах головки використовують прокладки, виготовлені з м'якого заліза.

Головка зазвичай відливається з алюмінієвого сплаву (рідше з чавуну). У ній повністю або частково розміщуються камери згоряння. Усередині головки виконуються впускні та випускні канали, канали водяної сорочки для проходу охолоджувальної рідини та канали системи мащення. Канали для подачі паливно-повітряної суміші або повітря в циліндри і випуску відпрацьованих газів проходять в кожну камеру згоряння і закінчуються запресованими в головку блоку сідлами клапанів, виготовленими з чавуну або інших міцних матеріалів. У кожному циліндрі двигуна встановлено, як мінімум, по два клапани (впускний та випускний). Клапани притискаються до сідла за допомогою пружин. У головці блоку циліндрів розташовуються інші деталі газорозподільного механізму.

Головка двигуна з повітряним охолодженням, незалежно від інших особливостей, має розвинені зовнішні ребра охолодження замість сорочки охолодження.

Зверху головка блоку закривається кришкою, яка кріпиться до головки через прокладку. Кришки головки блоку виготовляються з листової сталі, алюмінієвого сплаву або пластику.