Mașinile sunt alcătuite din elemente de mașină, care sunt părți individuale ale mașinii care se mișcă și afectează alte părți pentru a face mașina să funcționeze. Deși un element de mașină poate consta din părți structurale mai mici, întreaga configurație care îndeplinește funcția este considerată elementul. De exemplu, o supapă constă din mai multe componente, inclusiv o roată de mână și un arbore sau tijă, dar numai întreaga supapă ar fi numită element de mașină. Există o mare varietate de elemente de mașină diferite, atât cu scop general, cât și cu scop special, iar proiectarea lor optimă este un domeniu major de studiu în inginerie.
Elementele mașinii de uz general pot fi utilizate în orice aplicație și includ elemente precum roți dințate, rulmenți și arbori. Roțile dințate sunt părți rotative cu dinți interblocați care se rotesc împotriva altor angrenaje, determinându-le să se rotească și să transmită forța de rotație sau cuplul. Rulmenții sunt utilizați pentru a transporta forța – un exemplu este rulmentul cu bile, care permite o frecare redusă, deoarece se rostogolește liber sub o parte în mișcare. Arborii și cuplajele, precum angrenajele, transmit, de asemenea, cuplul și sunt utilizate pentru a conecta piesele, în special la vehicule precum mașini și motociclete. Deși există multe variații și alte tipuri de elemente de uz general, toate funcționează pe baza acelorași principii de forță și mișcare și pot fi încorporate în aproape orice mașină, după cum este necesar.
Cealaltă categorie principală de elemente de mașină este elementul de mașină cu scop special. Aceste dispozitive folosesc, de asemenea, principiile de bază ale forței și mișcării pentru a funcționa, dar, spre deosebire de elementele de uz general, pot fi utilizate numai în aplicații specifice. Pistonurile și supapele sunt exemple de astfel de piese. Supapele controlează fluxul de fluid sau gaz printr-o țeavă prin obturarea conductei și pot fi deschise sau închise folosind un comutator extern sau o roată. Pistoanele sunt componente mobile utilizate în motoare și pompe pentru a transmite forța de la presiunea gazului sau a fluidului într-o cameră cilindrică sau pentru a forța acel gaz sau fluid.
În proiectarea unui element de mașină, inginerii caută să optimizeze mai mulți factori. Elementul mașinii trebuie să aibă suficientă rezistență și durabilitate pentru a-și îndeplini funcția prevăzută în mod fiabil, dar trebuie să fie, de asemenea, cât mai mic și ușor posibil. În mod ideal, ar trebui să fie, de asemenea, ușor și ieftin de fabricat și întreținut, respectând totuși standardele din industrie. Deoarece funcția de bază a elementului mașină este cea mai importantă considerație în proiectare, procesul începe prin adaptarea elementului la funcția sa și apoi prin includerea altor factori.