由牽引汽車和全掛車或與搭載在牽引汽車上的半掛車組成，也可由貨運汽車和全掛車組成。汽車列車能充分利用牽引汽車或貨車的動力性能，運送較多的貨物，或運輸特大、特重的設備，其運輸成本也較同樣噸位的貨車低，是提高汽車運輸效率的主要方法之一。全掛車和半掛車的車箱有敞式、閉式、自卸式、平板式、冷藏式、液罐式、雙層架式、中凹低貨位式和長貨物框架式等多種型式。一輛牽引汽車配備若幹輛半掛車，可以減少牽引汽車在裝卸貨物時的等待時間。集裝箱運輸（見單元化運輸）發展後，集裝箱掛車也也成為一種重要的掛車型車。集裝箱汽車列車的總重可達44噸左右。
1896年，法國軍隊首先使用蒸汽機驅動的汽車列車，但當20世紀40年代大功率發動機出現以後，汽車列車才得以發展。早期對汽車列車的總重和總長度未加限制。1925年後，各國開始限制汽車列車長度，促進瞭平頭式駕駛室貨車和牽引汽車的發展。牽引半掛車使用鞍式牽引汽車，牽引大裝載量的全掛車（見彩圖）使用拖鉤牽引汽車。在歐洲，由於一般道路較窄，汽車列車限於由牽引汽車和一輛半掛車或由貨車和全掛車組成，公路用汽車列車總重限制為500噸。在美國，公路上行駛的汽車列車可由牽引汽車、半掛車和全掛車各一輛組成（見圖），限制在800噸以內，經過特別批準後可以到1000噸以上。汽車列車數量為貨車的5％，而承擔的貨運周轉量占76％，各國對汽車列車的總重和總長度的限制有逐漸放寬的趨勢。
40英尺集裝箱汽車列車
半掛車
大裝載量全掛車
汽車列車行駛時的穩定性對行車安全十分重要，在50～60年代，大噸位掛車的多輪平衡懸架、多輪轉向系統的設計、掛車的行駛軌跡及其控制技術、制動穩定性和消除掛車的擺振等的研究已取得很大進展。這些工作有利於汽車列車向高速行駛的方向發展。