Hơn 500 trước đây, Leonardo da Vinci là người đặt ý tưởng cho hộp số vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission - hay hộp số có tỷ số truyền biến thiên vô cấp).
Không giống như hộp số truyền thống, hộp số vô cấp không có các cặp bánh răng tạo tỷ số truyền. CVT thường hoạt động trên một hệ thống puli (ròng rọc) và dây đai truyền cho phép thay đổi vô cấp và liên tục, không tách biệt riêng rẽ các số.
Hầu hết hộp số vô cấp CVT đều có ba phần tử cơ bản gồm: Đai truyền bằng kim loại hay cao su có công suất cao, một hệ puli có đầu vào thay đổi gắn với trục quay động cơ, một hệ puli đầu ra dẫn đến bánh xe.
CVT cũng có bộ vi xử lý và các cảm biến để theo dõi và điều khiển nhưng ba phần tử chính trên là những nhân tố chìa khóa cho phép ý tưởng này trở thành hiện thực.
Hộp số tự động vô cấp CVT mang đến cho người lái những trải nghiệm lái xe hơi tương tự như các phương tiện xe hơi trang bị hộp số tự động nhưng nguyên lý hoạt động thì hoàn toàn khác. Hộp số tự động vô cấp CVT không hề có các cấp số. Chính vì thế, hộp số này rất mượt khi chuyển số qua đó có thể tăng đáng kể khả năng tiết kiệm nhiên liệu.
Theo lý thuyết chiếc xe với CVT có thể đạt được tốc độ 100 km/giờ nhanh hơn 25% so với xe sử dụng cùng động cơ nhưng lắp hộp số thường. Bởi vì hộp số vô cấp CVT chuyển tất cả các điểm trên đặc tính công tác của động cơ thành các điểm tương ứng trên đặc tính công tác của nó.
Với thiết kế cùng với việc hoạt động theo một nguyên lý vô cùng đơn giản, khi sử dụng hộp số CVT, rất ít gặp các trục trặc về mặt kỹ thuật, sửa chữa đơn giản và chi phí sửa chữa chắc chắn là thấp hơn so với các công nghệ hộp số tự động thường.
Nhược điểm được chú ý nhiều nhất đối với loại hộp số ô tô lại chính là ưu điểm của loại hộp số này. Cảm giác lái từ nguyên lý hoạt động của hộp số là không có có quá trình chuyển số làm cho xe hoạt động một cách mượt mà. Điều này khiến cho quá trình tăng tốc xe của lái xe không có được cảm giác phấn khích. Chính điều này khiến cho người tài xế lái xe mê cái cảm giác lái xe trong tưởng tượng hơn là lái xe thật sự “cảm giác về độ thật”.
Ngoài ra, dây đai của hộp số CVT cũng có thể bị trượt và kéo giãn, làm giảm hiệu suất hoạt động. Điểm yếu lớn nhất của CVT là không chịu được mô men xoắn cao, do đó không ứng dụng được với xe thể thao. Song sự đơn giản của CVT đã biến chúng trở thành lý tưởng cho xe máy. Xe hybrid lắp CVT cũng đang phổ biến và hộp số này đang được sử dụng cho chiếc Toyota Prius.