輪軸是一種簡單的機器，由一個連接在較小軸上的輪子組成，因此這兩個部件一起旋轉，力從一個部件傳遞到另一個部件。 車輪和車軸可以看作是xxx的一個版本，驅動力切向施加于車輪的周邊，負載力施加于支撐在軸承中的軸，該軸承用作支點。

公元前 6500 年至 5100 年的哈拉夫文化被認為最早描述了輪式車輛，但這是值得懷疑的，因為沒有證據表明哈拉夫人使用輪式車輛甚至陶輪。

輪子最早出現的應用之一是陶輪，史前文化使用它來制造陶罐。 最早的類型，被稱為 tournettes 或慢輪，于公元前 5 千年在中東為人所知。 最早的例子之一是在伊朗的 Tepe Pardis 發現的，可追溯到公元前 5200-4700 年。 它們由石頭或粘土制成，并通過中央的釘子固定在地面上，但需要很大的力氣才能轉動。 公元前 4200-4000 年在美索不達米亞（伊拉克）開發了真正的陶工輪，它們可以自由旋轉并具有輪軸機構。 現存最古老的例子是在烏爾（今伊拉克）發現的，可追溯到大約公元前 3100 年。

輪式車輛的證據出現在公元前 4 世紀末。 在美索不達米亞蘇美爾文明的烏魯克 Eanna 區的泥板象形文字上發現的輪式貨車描繪可追溯到公元前 3700-3500 年。 在公元前 4 世紀下半葉，輪式車輛的證據幾乎同時出現在北高加索（邁科普文化）和東歐（庫庫特尼-特里比利亞文化）。 公元前 3500 年至公元前 3350 年，在波蘭南部 Funnelbeaker 文化定居點出土的 Bronocice 陶罐中出現了輪式車輛的描述。 在附近的 Olszanica，建造了一個 2.2 米寬的門（建造了 2.2 個寬的門）用于貨車入口； 這個谷倉長 40 m，有 3 個門。 來自斯洛文尼亞盧布爾雅那附近的 Stare Gmajne（盧布爾雅那沼澤木輪）的輪軸組合的幸存證據可以追溯到公元前 3340-3030 年的兩個標準偏差內，軸可以追溯到公元前 3360-3045 年。 已知有兩種早期新石器時代歐洲輪軸； 一種環繞高山的馬車結構（輪軸一起旋轉，如盧布爾雅那沼澤車輪），以及匈牙利巴登文化的馬車結構（軸不旋轉）。 他們都可以追溯到 c。 公元前 3200–3000 年。 歷史學家認為，大約在公元前 4 世紀中葉，輪式車輛從近東擴散到歐洲。

2002 年，在斯洛文尼亞首都盧布爾雅那以南約 20 公里的盧布爾雅那沼澤地發現了木輪及其車軸的早期例子。 根據放射性碳年代測定法，它的年齡在 5,100 到 5,350 年之間。 車輪由白蠟木和橡木制成，半徑為 70 厘米，輪軸長 120 厘米，由橡木制成。

在中國，輻條輪的最早證據來自青海，其形式為兩個輪轂，來自公元前 2000 年至公元前 1500 年的遺址。

在古羅馬時期的埃及，亞歷山大港的希羅 (Hero of Alexandria) 將輪軸確定為用于舉重的簡單機械之一。 這被認為是卷揚機的形式，它由連接到圓柱形桶的曲柄或滑輪組成，提供機械優勢來纏繞繩索并從井中提升負載（例如水桶）。

文藝復興時期的科學家根據希臘技術文獻將輪軸確定為六種簡單機械之一。

稱為輪軸的簡單機械是指由兩個不同直徑的圓盤或圓柱體組成的組件，這些圓盤或圓柱體安裝后圍繞同一軸一起旋轉。 需要轉動的細桿稱為軸，固定在軸上的較寬的物體稱為輪子。 施加到大圓盤周邊的切向力可以對附在軸上的負載施加更大的力，從而獲得機械優勢。 當用作輪式車輛的輪子時，較小的圓柱體是輪軸，但當用于卷揚機、絞車和其他類似應用時（見右側的中世紀采礦升降機），較小的圓柱體可能與安裝的軸分開 在軸承中。 它不能單獨使用。

假設車輪和車軸不耗散或儲存能量，即沒有摩擦或彈性，則施加到車輪的力輸入的功率必須等于車軸輸出的功率。 當輪軸系統圍繞其軸承旋轉時，車輪圓周或邊緣上的點比軸圓周或邊緣上的點移動得更快。 因此，施加到車輪邊緣的力必須小于施加到軸邊緣的力。