Le groupe bielle est composé du corps de bielle, du couvre-tête de bielle, du manchon de tête de bielle, de la bague de palier de tête de bielle et du boulon (ou de la vis) de bielle, etc. Ce groupe est soumis à la force des gaz exercée par l'axe de piston, à ses propres oscillations et à la force d'inertie du piston. L'amplitude et la direction de ces forces varient périodiquement. La bielle est donc soumise à des charges alternées de compression, de traction et autres. La liaison doit présenter une résistance à la fatigue et une rigidité structurelle suffisantes. Une résistance à la fatigue insuffisante provoque souvent la rupture du corps de bielle ou du boulon, entraînant des dommages importants à la machine. Une rigidité insuffisante provoque une déformation en flexion du corps de bielle et une déformation circulaire de la tête de bielle, pouvant conduire à l'usure partielle du piston, du cylindre, du palier et du maneton.
Le corps de la bielle est composé de trois parties : la partie reliée à l’axe de piston est appelée tête de bielle ; la partie reliée au vilebrequin est appelée tête de bielle ; et la partie reliant la tête de bielle à la tête de bielle est appelée bielle.
Afin de réduire l'usure entre la bielle et l'axe de piston, la bague en bronze à paroi mince est insérée à force dans le petit alésage de la culasse. Des rainures sont percées ou fraisées dans les culasses et les bagues pour permettre aux projections d'huile de pénétrer dans la surface de contact entre la bague et l'axe de piston.
Le corps de bielle est une tige longue soumise à des forces importantes. Afin d'éviter toute déformation par flexion, il doit présenter une rigidité suffisante. C'est pourquoi, dans les moteurs automobiles, le corps de bielle adopte généralement une section en forme de 1. Cette section permet de minimiser la masse tout en garantissant une rigidité et une résistance suffisantes. La section en forme de H est utilisée pour les moteurs à haute résistance. Certains moteurs utilisent une bielle avec une tête de bielle pour l'injection d'huile de refroidissement du piston. Des trous doivent être percés longitudinalement dans le corps de bielle. Afin d'éviter les concentrations de contraintes, le corps de bielle, la tête de bielle et la tête de bielle sont raccordés par une transition douce en forme d'arc.
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 pour la masse de la tête de bielle, et des bielles identiques sont sélectionnées pour un même moteur.
Sur un moteur en V, les cylindres correspondants des colonnes gauche et droite partagent un maneton, et la bielle se décline en trois types : bielle parallèle, bielle en fourche et bielle principale et auxiliaire.
