L'ensemble bielle est composé du corps de bielle, du couvercle de culasse, du manchon de culasse, du coussinet de palier de culasse et du boulon de bielle (ou vis). L'ensemble bielle est soumis à la force du gaz de l'axe de piston, à ses propres oscillations et à la force d'inertie alternative du groupe piston. L'intensité et la direction de ces forces varient périodiquement. Par conséquent, la bielle est soumise à des charges alternées de compression, de traction et autres. La bielle doit présenter une résistance à la fatigue et une rigidité structurelle suffisantes. Une résistance à la fatigue insuffisante peut entraîner la rupture du corps de bielle ou du boulon de bielle, et donc des dommages importants à la machine. Une rigidité insuffisante peut entraîner une déformation en flexion du corps de bielle et une déformation circulaire de la culasse, entraînant un frottement partiel du piston, du cylindre, du palier et du maneton.
Le corps de la bielle est composé de trois parties, et la partie reliée à l'axe de piston est appelée la petite tête de bielle ; la partie reliée au vilebrequin est appelée la tête de bielle, et la partie de la bielle reliant la petite tête et la grande tête est appelée la bielle.
Afin de réduire l'usure entre la bielle et l'axe de piston, la bague en bronze à paroi mince est insérée dans le petit trou de culasse. Des rainures sont percées ou fraisées dans les petites culasses et les bagues pour permettre aux projections de pénétrer dans la surface de contact entre la bague et l'axe de piston.
Le corps de bielle est long et soumis à des efforts importants. Pour éviter toute déformation en flexion, il doit être suffisamment rigide. C'est pourquoi les corps de bielle des moteurs automobiles adoptent généralement une section en forme de U. Cette section permet de minimiser la masse tout en garantissant une rigidité et une résistance suffisantes. La section en H est utilisée pour les moteurs à haute résistance. Certains moteurs utilisent une bielle à petite tête pour injecter de l'huile et refroidir le piston. Des trous doivent être percés longitudinalement dans le corps de bielle. Afin d'éviter toute concentration de contraintes, le corps de bielle, la petite tête et la grande tête sont reliés par une transition douce en arc de cercle.
Afin de réduire les vibrations du moteur, la différence de masse entre les bielles de chaque cylindre doit être minimale. Lors de l'assemblage du moteur en usine, le gramme est généralement utilisé comme unité de mesure, en fonction de la masse de la tête inférieure de la bielle, et le même groupe de bielles est sélectionné pour un même moteur.
Sur le moteur de type V, les cylindres correspondants dans les colonnes gauche et droite partagent un maneton et la bielle a trois types : bielle parallèle, bielle à fourche et bielle principale et auxiliaire
