Mesin pembakaran internal biasanya mencakup blok silinder, yang menampung piston dan silinder tempat mereka bergerak, dan kepala silinder untuk menutup blok. Konfigurasi mesin tertentu memiliki beberapa kepala silinder, yang masing-masing duduk di atas silindernya sendiri. Pada beberapa mesin, seperti tipe kepala datar, kepala silinder bisa sangat sederhana dan dirancang semata-mata untuk menyediakan ujung atas yang dapat dilepas dan disegel untuk kepala. Mesin lain memiliki salah satu bagian dari rangkaian katup, atau kedua rangkaian katup dan poros kamp, di dalam kepala. Dalam kedua kasus, kepala silinder umumnya dipasang ke blok dengan grafit atau paking kepala logam, secara efektif mengubah silinder menjadi ruang pembakaran tertutup.
Mesin sederhana, seperti yang digunakan pada mesin pemotong rumput dan mesin inline — seperti unit L4 dan L6, memiliki kepala silinder tunggal untuk menutup semua ruang bakar. Mesin umum lainnya, seperti V6 dan V8, berisi dua bank paralel silinder. Ini membutuhkan dua kepala silinder, dipasang sedemikian rupa untuk membentuk tampilan V, untuk menutup blok silinder. Jenis mesin lain yang menggunakan dua kepala silinder adalah mesin datar atau boxer. Konfigurasi ini mirip dengan formasi V di mana kedua tepi silinder digerakkan dari satu poros engkol, meskipun, dalam kasus mesin datar, tepian silinder disejajarkan pada bidang horizontal yang sama.
Kompleksitas kepala silinder sangat bergantung pada jenis mesin yang digunakan. Banyak mobil tua menggunakan apa yang dikenal sebagai mesin kepala datar. Sesuai dengan namanya, mesin ini menggunakan kepala yang sederhana, panel datar, dipasang melalui paking kepala, ke blok silinder yang berisi seluruh rangkaian katup. Kepala silinder dalam aplikasi ini masih melakukan fungsi vital untuk menyegel ruang bakar, meskipun tidak memiliki banyak fungsi yang ditemukan di unit yang lebih modern.
Kepala silinder modern biasanya digunakan dalam konfigurasi overhead valve (OHV) atau overhead cam (OHC). Kepala silinder pada mesin OHV umumnya berisi komponen rangkaian katup, seperti pushrod, katup poppet dan komponen lain yang dioperasikan oleh camshaft yang terletak di blok silinder. Sebaliknya, mesin OHC memiliki camshaft sendiri di kepala, membuat unit menjadi lebih kompleks. Jenis kepala silinder ini biasanya berisi seluruh rangkaian katup.