三轴式齿轮变速器用于发动机前置后轮驱动的汽车上。下面以解放中型货车的变速器为例进行介绍，其结构简图如图
三轴式齿轮变速器结构简图
具有6个前进挡和1个倒挡。它有3根主要的传动轴，即一轴、二轴和中间轴，所以称为三轴式变速器。另外还有倒挡轴。
该变速器为六挡变速器，各挡动力传递情况如下：当第一轴旋转时，通过齿轮2带动中间轴及其上的各齿轮旋转。由于齿轮8、9、16、17、22和25是空套在第二轴上的，故第二轴不能被驱动。欲挂上一挡，可操纵变速杆，通过拨叉使接合套20右移，与一挡齿轮接合齿圈21接合后，动力便可从第一轴依次经齿轮2、38，中间轴30，齿轮33、22，接合齿圈21，接合套20，花键毂28，再通过花键连接传给第二轴。
欲脱开一挡，可通过拨叉使接合套20左移，使接合套与接合齿圈21脱离啮合，则变速器退回空挡位置。若将接合套20继续左移使之与二挡同步器锁环19的接合齿圈和二挡齿轮接合齿圈18接合后，变速器便从一挡换入了二挡。此时动力从第一轴依次经齿轮2、38，中间轴30，齿轮34、17，接合齿圈18，接合套20，花键毂28，最后传给第二轴。同理，使接合套12右移到与接合齿圈15接合，可得到三挡；使接合套12左移到与接合齿圈10接合，便换上四挡；使接合套5右移到与接合齿圈7接合，则换入五挡。
若使接合套5左移到与接合齿圈3接合，则换入六挡，此时动力从第一轴经齿轮2、接合齿圈3、接合套5和花键毂40直接传给第二轴，而不再经过中间轴齿轮传动，故这种挡位称为直接挡。
为实现汽车倒向行驶，在中间轴的一侧还设置了一根较短的倒挡轴31，其上空套着倒挡中间齿轮，它与第二轴倒挡齿轮25为常啮合斜齿轮。倒挡中间齿轮32与中间轴倒挡齿轮29亦为常啮合斜齿轮。使接合套23右移与接合齿圈24接合，即得倒挡。动力从第一轴经齿轮2、38，中间轴30，齿轮29、32、25，接合齿圈24，接合套23，花键毂27传到第二轴。由于增加了一个中间齿轮，故第二轴的旋转方向与第一轴相反，汽车便倒向行驶。