简单来说差速器工作原理就是一种将发动机输出扭矩一分为二的装置，允许转向时输出两种不同的转速。
当汽车直走时，两个行星齿轮只公转，不自转。根据力学原理，转弯时内侧车轮势必会转的慢些，此时驱动轴转速不变，行星轮此时一边绕半轴公转，一边自转。
汽车转弯时，前轮较之后轮，走过的距离是不相同的。部分四轮驱动车前后轮之间没有差速器。相反的，他们被固定联结在一起，以至于前后轮转向时能够以同样的平均转速转动。这就是为什么当四轮驱动系统忙碌时，这种车辆转向困难的原因。
差速器的由来
汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。
如果后轮轴做成一个整体，就无法做到两侧轮子的转速差异，也就是做不到自动调整。为了解决这个问题，早在一百年前，法国雷诺汽车公司的创始人路易斯.雷诺就设计出了差速器这个玩意。
当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使内侧半轴转速减慢，外侧半轴转速加快，从而实现两边车轮转速的差异。
驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。
车辆直行时，左右两边车轮受到的阻力相当，差速器壳体内的行星齿轮只是跟着壳体公转而不会自转。
当车辆转弯时，内侧车轮会产生更大的阻力，两侧半轴受力不同会使得中间的行星齿轮产生自转，两侧半轴就会有转速差。外侧比内侧车轮转的更快，这样车辆就能够顺利的转弯了。
汽车差速器能够使左、右（或前、后）驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成
普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。
发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。
差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。
汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴，最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮，在这条动力传送途径上，驱动桥是最后一个总成，它的主要部件是减速器和差速器。起到减速和差速的作用。
汽车转弯时，内侧车轮和外侧车轮的转弯半径不同，外侧车轮的转弯半径要大于内侧车轮的转弯半径，这就要求在转弯时外侧车轮的转速要高于内侧车轮的转速。
差速器的作用就是满足汽车转弯时两侧车轮转速不同的要求。这个作用是差速器最基本的作用，至于后为发展的什么中央差速器、防滑差速器、LSD差速器、托森差速器等，都是是为了提高汽车的行驶性能、操控性能而设计的。
为什么需要差速器
当汽车转向时，车轮以不同的速度旋转。在下面的动画中你可以看到，在转弯时，每个车轮驶过的距离不相等，即内侧车轮比外侧车轮驶过的距离要短。因为车速等于汽车行驶的距离除以通过这段距离所花费的时间，所以行驶距离短的车轮转动的速度就慢。
同时需要注意的是：前轮较之后轮，所走过的路程是不同的。
对于后轮驱动型汽车的从动轮，或前轮驱动型汽车的从动轮来说，不存在这样的问题。由于它们之间没有相互联结，它们彼此独立转动。但是两主动轮间相互是有联系的。因此一个引擎或一个变速箱可以同时带动两个车轮。如果你的车上没有差速器，两个车轮将不得不固定联结在一起，以同一转速驱动旋转。这会导致汽车转向困难。此时，为了使汽车能够转弯，一个轮胎将不得不打滑。对于现代轮胎和混凝土道路来说，要使轮胎打滑则需要很大的外力，这个力通过车桥从一个轮胎传到另一个轮胎，这样就给车桥零部件产生很大的应力。
当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长；汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮走过的曲线长短也不相等；即使路面非常平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。
车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮，使它们可用不同角速度旋转。
这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器
