Das Schaltwerk ist der Teil einer Kettenschaltung, mit dem die Kette am Hinterrad über die verschiedenen Ritzel geführt wird. Gleichzeitig übernimmt es die Funktion eines Kettenspanners und sorgt dafür, dass die Kette trotz unterschiedlich großer Ritzel nicht durchhängt.

Sehr Frühe Konstruktionen bestanden meist nur aus einem gefederten Hebel, der am Rahmen befestigt wurde, und einem einzelnen Schaltröllchen am Ende des Hebels, dass horizontal bewegt werden konnte. Moderne Varianten sind dagegen als Parallelogramm aufgebaut und verwenden einen Schaltkäfig mit zwei Schaltröllchen, wovon eines zum Spannen der Kette dient (Spannröllchen oder "Tension Pulley") und das zweite für die Führung der Kette entlang der Ritzel (Führungsröllchen oder "Guide Pulley").

Das Arbeitsprinzip ist unbabhängig vom jeweiligen Modell immer das selbe: Soll die Kette auf ein kleineres oder grösseres Ritzel gelegt werden, wird durch Spannen oder Lockern des Schaltzuges der Schaltkäfig mit den Röllchen horizontal bewegt. Die Kette wird dadurch soweit zur Seite gedrückt, bis sie auf das nächste Ritzel fällt oder vom nächsten Ritzel erfasst wird.

Beim Wechsel der Röllchen muss in der Regel darauf geachtet werden, dass sie unterschiedlich ausgeführt sind - das Führungsröllchen ist schmaler oder hat ein leichtes, horizontales Spiel, um die Schaltvorgänge zu erleichtern und kleine Abweichungen bei der Spannung des Schaltzuges auszugleichen. Die horizontale Beweglichkeit des oberen Führungsröllchens, wie sie bei den meisten Shimano-Schaltwerken anzutreffen ist, ist also kein Verschleiß, sondern durchaus beabsichtigt. Werden zwei identische Exemplare verbaut, ist mehr Sorgfalt bei der Einstellung des Schaltzuges nötig und Schaltvorgänge können insgesamt etwas "knackiger" ausfallen.

Unter den Namen "Paradox" und "Rapid Rise" hat Shimano eine Variante von Schaltwerken vermarktet, die "verkehrt" herum arbeiten, wobei die selben Schalthebel weiterhin nutzbar sind - man muss nur beachten, dass die Richtung, in die man auf kleinere oder grössere Ritzel schaltet, genau umgekehrt ist.

Normalerweise ist die Ausgangsposition von Schaltwerken aussen, über dem kleinsten Ritzel. Wenn der Schaltzug gespannt wird, wird das Schaltwerk nach innen, in Richtung des grössten Ritzels gezogen. Verantwortlich dafür ist eine Feder innerhalb des Parallelogramms, die entsprechend angebracht ist.

Bei "Paradox" oder "Rapid Rise" wird einfach die Feder anders herum montiert, so dass die Ausgangsposition innen, über dem grössten Ritzel ist und man durch Spannen des Schaltzugs auf die kleineren Ritzel schaltet. Die Idee ist, dass man dadurch im Stand oder bei langsamer Fahrt einen kleineren Gang "vorwählen" kann, weil das Schaltwerk nicht mehr durch Zugspannung "gewaltsam" in Richtung der grösseren Ritzel bewegt werden muss. Manche Schaltwerke (namentlich die "Nexus"-Reihe) haben zusätzlich eine gefederte Zugaufhängung, die dafür sorgt, dass auch das Spannen des Schaltzugs möglich ist, ohne das Schaltwerk sofort zu bewegen, so dass Gangwechsel im Stand in beide Richtungen möglich sind.