有定必有動，對應地，有一類不那麼為人熟知的稱為"行星齒輪"的齒輪，它們的轉動軸線是不固定的，而是安裝在一個可以轉動的支架(藍色)上(圖中黑色部分是殼體，黃色表示軸承)。行星齒輪(綠色)除了能象定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉動軸(B-B)轉動之外，它們的轉動軸還隨著藍色的支架(稱為行星架)繞其它齒輪的軸線(A-A)轉動。繞自己軸線的轉動稱為"自轉"，繞其它齒輪軸線的轉動稱為"公轉"，就象太陽系中的行星那樣，因此得名。
也如太陽系一樣，成為行星齒輪公轉中心的那些軸線固定的齒輪被稱為"太陽輪"，如圖中紅色的齒輪。在一個行星齒輪上、或者在兩個互相固連的行星齒輪上通常有兩個嚙合點，分別與兩個太陽輪發生關係。如右圖中，灰色的內齒輪軸線與紅色的外齒輪軸線重合，也是太陽輪。
原理軸線固定的齒輪傳動原理很簡單，在一對互相嚙合的齒輪中，有一個齒輪作為主動輪，動力從它那裡傳入，另一個齒輪作為從動輪，動力從它往外輸出。也有的齒輪僅作為中轉站，一邊與主動輪嚙合，另一邊與從動輪嚙合，動力從它那裡通過。
在包含行星齒輪的齒輪系統中，情形就不同了。由於存在行星架，也就是說，可以有三條轉動軸允許動力輸入/輸出，還可以用離合器或制動器之類的手段，在需要的時候限制其中一條軸的轉動，剩下兩條軸進行傳動，這樣一來，互相嚙合的齒輪之間的關係就可以有多種組合：
動力從其中一個太陽輪輸入，從另外一個太陽輪輸出，行星架通過剎車機構剎死；動力從其中一個太陽輪輸入，從行星架輸出，另外一個太陽輪剎死；動力從行星架輸入，從其中一個太陽輪輸出，另外一個太陽輪剎死；兩股動力分別從兩個太陽輪輸入，合成后從行星架輸出；兩股動力分別從行星架和其中一個太陽輪輸入，合成后從另外一個太陽輪輸出；動力從其中一個太陽輪輸入，從另外一個太陽輪和行星架分兩路輸出；動力從行星架輸入，分兩路從兩個太陽輪輸出。
我們知道，汽車發動機只有一個，而車輪有四個。發動機的轉速扭矩等特性與路面行駛需求大相徑庭。要把發動機的功率適當地分配到驅動輪，可以利用行星齒輪的上述特性。如自動變速器，也是利用行星齒輪的這些特性，通過離合器和制動器改變各個構件的相對運動關係而獲得不同的傳動比。
