Diferencijalna osovina je osovina koja uključuje skup pogonskih zupčanika u osovinu na isti način kao što vozilo sa pogonom na stražnje kotače koristi osovinu opremljenu zupčanicima za pogon vozila. Prepoznatljiva po velikom zaobljenom središnjem dijelu, koji se često naziva bundeva, osovina diferencijala sadrži set zupčanika s prstenom i zupčanikom dizajniranim da umnožava ulaznu snagu motora i daje vozilu veću snagu. Suprotno tome, osovina bez zupčanika, ili ravna osovina, kako se često naziva, je ravna osovina s glavčinom kotača montiranom na svakom kraju, slično osovini prikolice.
Svrha diferencijalne osovine je pomnožiti količinu unesene snage i stvoriti više snage na izlaznom kraju osovine. Koristeći mali zupčanik koji pokreće veći stupanj prijenosa, do omjera prijenosa može se doći jednostavnim matematičkim postupcima. Mali zupčanik prima snagu od mjenjača, koji ostvaruje isti broj okretaja kao radilica motora u primjeni prijenosa bez prekomjernog pogona. To znači da svaki put kada se radilica motora okrene jedan puni okret, pogonska osovina koja izlazi iz mjenjača također napravi jedan puni okret. Brojenjem zuba na većem zupčaniku i dijeljenjem tog broja s brojem zuba na malom zupčaniku, konačni omjer prijenosa – ili koliko puta se zupčanik i pogonsko vratilo moraju okretati da bi se okretao zupčanik a osovina jedan puni okret — može se izračunati.
Poznavanje diferencijalnog prijenosnog omjera osovine ključno je za dešifriranje mnogih funkcija vozila gdje je potrebno primijeniti matematičke jednadžbe i određene formule. Brzina bilo kojeg vozila može se točno izračunati izračunavanjem omjera prijenosa diferencijala osovine i promjera gume, zajedno s brojem okretaja radilice u minuti (RPM). Guma će prijeći istu linearnu udaljenost koliko guma mjeri po visini za svaki potpuni okret gume.
Za natjecateljska vozila, različiti sklopovi diferencijalnih osovinskih zupčanika mogu se odvesti na stazu kako bi se omogućilo fino podešavanje vozila za promjenjive uvjete na stazi. Osovina diferencijala u putničkom vozilu prošla je mnogo sati istraživanja kako bi se došlo do najpovoljnijeg sklopa zupčanika. Tvornički odabir prijenosa u diferencijalnoj osovini originalne opreme često je kompromis performansi i kilometraže goriva. Svaka promjena originalne tvorničke osovine diferencijala vjerojatno će poništiti jamstvo na pogonski sklop vozila.