齒輪離合器由一對內、外齒輪組成嚙合副，如下圖所示。件1為內齒輪，外齒輪2套在花鍵軸上，花鍵軸一端用軸承支承在內齒輪上。為了便于嚙合，通常將嚙合齒端制成10º～15º的倒角；為了避免內齒輪齒頂與外齒輪根過渡部分干涉，當齒數z>27時，常將內齒輪齒頂圓直徑加大0.4m(m為齒輪模數)；為了提高接合機率，可將內齒輪隔齒去一齒，外齒輪隔齒去半齒。

    齒輪離合器的特點是齒輪輪齒比牙嵌盤上端面齒容易加工。由于輪齒強度高，在傳遞相同轉矩條件下，其外形尺寸較其他嵌合式離合器小，故結構緊湊、簡單，有時還可利用脫開后的外齒輪兼作齒輪傳動用。齒輪離合器只能在靜止或低轉速差進行下進行接合，運動中接合，如轉速差太高，不但沖擊大，而且可能造成齒端損壞。適宜用于轉速差不大，帶載荷進行接合，且傳遞矩效大的機械主傳動或變仙械的傳動軸系。