Die Nockenwelle ist das mechanische Taktgeber-Organ im Ventiltrieb von Viertakt-Verbrennungsmotoren. Ihre Aufgabe besteht darin, die Einlassventile (für Frischluft/Gemisch) und die Auslassventile (für Abgase) zu exakt definierten Zeitpunkten und für eine genau berechnete Dauer gegen Federkraft in den Brennraum zu öffnen. Angetrieben wird die Nockenwelle von der Kurbelwelle über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette, wobei sie sich bei Viertaktmotoren exakt mit halber Kurbelwellendrehzahl dreht. Moderne Motoren verfügen meist über zwei obenliegende Nockenwellen pro Zylinderbank (DOHC-Prinzip: eine für Einlass-, eine für Auslassventile). Die Form der Nocken (Nockenprofil) bestimmt den Ventilhub und die Öffnungscharakteristik. Viele moderne Triebwerke nutzen variable Nockenwellenverstellungen (wie VANOS oder VVT): Über hydraulische oder elektrische Phasenversteller kann die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verdreht werden, um die Steuerzeiten lastabhängig anzupassen – für maximales Drehmoment im Drehzahlkeller, hohe Spitzenleistung oben heraus und optimierte Abgaswerte.