手動變速器的關鍵組成部件有配合器、離合器、齒輪、主軸、調節機構、滾動軸承、箱體、傳動機構、操縱機構、差速器、輸入軸、輸出軸、同步器、換擋機構、換擋撥叉、油封、潤滑油、殼體和輸出法蘭等。

配合器位于主軸和掛移桿之間，能使不同齒輪的轉速和扭矩相互協調，實現平穩變速和換擋，通常由鎖緊環和鎖緊盤組成。

離合器位于引擎和變速器之間，起到分離和瞬間減速作用，控制引擎和變速器的傳動效率，常見類型有干式和液壓式，前者多用于轎車，后者多用于卡車等大型車輛。

齒輪是常見且重要的零部件，通過組合實現不同速度下的轉速和扭矩調節，有一般齒輪和同步器齒輪，前者用于平穩變速，后者用于快速換擋和倒擋。

主軸支承所有齒輪，連接并傳輸扭矩和轉速，表面常設計為花鍵形狀，確保與齒輪牢固連接。

調節機構起到調節齒輪間隔、排除游隙、平衡未平衡質量等作用，會加入摩擦墊、彈簧等確保調節精度和平穩運轉。

滾動軸承承受扭矩和支撐齒輪，通過不同形狀的滾動體傳遞外載荷，能提高變速器工作效率和承載能力。

箱體是基本支撐結構，承載部件安裝和支撐，通常由鑄鐵、鋁合金制成，要嚴格控制密封性和耐用性。

傳動機構是核心部分，將發動機動力傳遞至車輪，由齒輪、軸承、油封等部件組成，駕駛員可根據需求選擇合適齒輪。

操縱機構是駕駛員控制變速器功能的主要部件，由離合器、變速桿等組成，離合器用于分離發動機與變速器以便變速操作，變速桿幫助駕駛員實現變檔。

差速器平衡左右車輪轉速，確保車輛平穩行駛。

輸入軸負責將發動機動力傳遞到變速器，輸出軸將變速器功率傳遞到車輪。

同步器安裝在浮動齒輪中間，改善換擋質量。

換擋機構控制切換齒輪，換擋撥叉在換擋時移動齒輪改變傳動比。

油封防止潤滑油泄漏，潤滑油減少齒輪和軸承摩擦延長變速器壽命，殼體保護內部零部件，輸出法蘭連接變速器與車輪傳遞動力