La bielle est la liaison qui transmet les efforts entre le piston et le vilebrequin. Les bielles doivent être suffisamment solides pour rester rigides sous charge tout en étant suffisamment légères pour réduire les forces d'inertie qui se produisent lorsque la tige et le piston s'arrêtent, changent de direction et redémarrent à la fin de chaque course.

Il existe quatre types d'ensembles de bielle : 1. Simple 2. Fourche et lame 3. Maître et articulé 4. De type fendu.

Assemblage de tige maîtresse et articulée 

L'ensemble maître-bielle articulée est couramment utilisé dans les moteurs radiaux. Dans un moteur radial, le piston d'un cylindre de chaque rangée est relié au vilebrequin par une bielle maîtresse. Tous les autres pistons de la rangée sont reliés à la tige maîtresse par des tiges articulées. Dans un moteur 18 cylindres, qui a deux rangées de cylindres, il y a deux tiges maîtresses et 16 tiges articulées. Les tiges articulées sont construites en alliage d'acier forgé en forme de I ou de H, indiquant la forme de la section transversale. Des bagues en bronze sont pressées dans les alésages à chaque extrémité de la tige articulée pour fournir des paliers de fusée et d'axe de piston.

La tige maîtresse sert de liaison entre l'axe de piston et le maneton. L'extrémité du maneton, ou la tête de bielle, contient le maneton ou le roulement de bielle principale. Des brides autour du pied de bielle assurent la fixation des biellettes articulées. Les tiges articulées sont fixées à la tige principale par des goupilles articulées, qui sont pressées dans des trous dans les brides de la tige principale lors de l'assemblage. Un palier lisse, généralement appelé douille d'axe de piston, est installé dans l'extrémité de piston de la tige principale pour recevoir l'axe de piston.

Lorsqu'un vilebrequin du type à cannelures fendues ou à collier fendu est utilisé, une bielle maîtresse monobloc est utilisée. Les bielles maîtresses et articulées sont assemblées puis installées sur le maneton ; les tronçons de vilebrequin sont ensuite assemblés. Dans les moteurs qui utilisent le type de vilebrequin monobloc, la grande extrémité de la bielle principale est fendue, tout comme le roulement de la bielle principale. La partie principale de la tige maîtresse est installée sur le maneton; puis le chapeau de palier est mis en place et boulonné à la tige maîtresse. Les centres des goupilles d'articulation ne coïncident pas avec le centre du maneton. Ainsi, alors que le centre du maneton décrit un cercle vrai pour chaque révolution du vilebrequin, les centres des manetons décrivent une trajectoire elliptique. Les trajets elliptiques sont symétriques autour d'une ligne médiane à travers le maître-cylindre. On voit que les grands diamètres des ellipses ne sont pas les mêmes. Ainsi, les bielles ont des degrés d'angularité variables par rapport au centre de la course de la manivelle. 

En raison de l'angularité variable des bielles et du mouvement elliptique des axes d'articulation, tous les pistons ne se déplacent pas d'une quantité égale dans chaque cylindre pour un nombre donné de degrés de mouvement de manivelle. Cette variation de la position du piston entre les cylindres peut avoir un effet considérable sur le fonctionnement du moteur. Pour minimiser l'effet de ces facteurs sur le calage des soupapes et de l'allumage, les trous de goupille d'articulation dans la bride de la tige maîtresse ne sont pas équidistants du centre du maneton, compensant ainsi dans une certaine mesure l'effet de l'angularité de la bielle.

Une autre méthode pour minimiser les effets néfastes sur le fonctionnement du moteur consiste à utiliser une magnéto compensée. Dans cette magnéto, la came du disjoncteur a un nombre de lobes égal au nombre de cylindres du moteur. Pour compenser la variation de position du piston due à l'angularité de la biellette, les lobes de came du disjoncteur sont rectifiés avec un espacement irrégulier. Cela permet aux contacts du disjoncteur de s'ouvrir lorsque le piston est dans la bonne position d'allumage.

Goupilles d'articulation 

Les goupilles d'articulation sont de construction solide à l'exception des passages d'huile percés dans les goupilles, qui lubrifient les douilles d'axe d'articulation. Ces goupilles peuvent être installées en les enfonçant dans les trous des brides de la tige maîtresse de manière à les empêcher de tourner dans la tige maîtresse. Les goupilles d'articulation peuvent également être installées avec un ajustement lâche afin qu'elles puissent tourner dans les trous de la bride de la tige principale, et également tourner dans les bagues de la tige articulée. Celles-ci sont appelées goupilles d'articulation entièrement flottantes. Dans les deux types d'installation, une plaque de verrouillage de chaque côté retient la goupille d'articulation et empêche un mouvement latéral.

Bielles de type simple 

Les bielles de type simple sont utilisées dans les moteurs en ligne et opposés. L'extrémité de la bielle fixée au maneton est équipée d'un chapeau et d'un palier en deux parties. Le chapeau de palier est maintenu à l'extrémité de la tige par des boulons ou des goujons. Pour maintenir un bon ajustement et un bon équilibre, les bielles doivent toujours être remplacées dans le même cylindre et dans la même position relative.

Assemblage de tige de fourche et de lame 

L'ensemble fourche-lame est principalement utilisé dans les moteurs de type V. La tige fourchue est fendue à l'extrémité du maneton pour laisser de l'espace pour que la tige de la lame s'adapte entre les dents. Un seul roulement en deux parties est utilisé sur l'extrémité du vilebrequin de la bielle. Ce type de bielle est peu utilisé sur les moteurs modernes.