Árbol del cambio de velocidades que va unido a la transmisión. También se le denomina árbol de salida, de transmisión o conducido. Al igual que el árbol primario, puede tomar diversas configuraciones.
En los primeros automóviles, los engranajes situados en el secundario eran de tipo móvil axilmente (es típico el cambio del Balilla de 3 marchas). Para entrar las marchas bastaba desplazar las ruedas móviles del secundario (que incluso se construía en bloques de dos) hasta engranar con las ruedas respectivas del árbol intermediario.
En el caso ya mencionado del Balilla, existían dos engranajes móviles. Uno engranaba con el correspondiente engranaje de la primera velocidad en el árbol intermediario, o bien con la rueda de reenvío o de marcha atrás. La otra rueda móvil podía engranar con su correspondiente de la segunda velocidad del árbol intermediario o bien, desplazándose en sentido opuesto, conectar la toma directa con un sistema de acoplamiento frontal.
Según el esquema más usado en la actualidad, los engranajes conducidos del secundario son del tipo de toma constante y giran sobre manguitos tratados superficialmente con un procedimiento de antiagarrotamiento y con canales helicoidales de lubricación. El par motor transmitido a través de los engranajes del árbol intermediario, o bien directamente desde el primario, llega al árbol conducido cuando las ruedas en toma constante se hacen solidarias al mismo por medio de los acoplamientos dentados del sincronizador.
En los cambios con toma directa, la velocidad máxima de rotación del secundario se obtiene uniéndolo directamente al cigüeñal. En este caso la rueda conductora del primario va provista de dientes para la unión, la cual se produce a través de un manguito de sincronización que puede deslizarse sobre el secundario. Los acoplamientos entre el árbol secundario y los cubos de los manguitos de sincronización, o bien, en el primer caso, con las ruedas dentadas móviles, son del tipo de perfil acanalado.
Los aceros de cementación que normalmente se emplean en la construcción de los árboles son análogos a los que se emplean para las ruedas dentadas.