Término de uso corriente para referirse a los motores de 4 tiempos con mando de las válvulas mediante un solo árbol de levas en cabeza por cada fila de cilindros. Este tipo de distribución fue adoptado inicialmente para accionar las válvulas en cabeza, en vez de la compleja solución del árbol de levas en el bloque que accionaba las válvulas mediante varillas y balancines. La primera construcción con este esquema de distribución se remonta a 1903, en un vehículo del británico Maudslay, mientras que la primera aplicación sobre los vehículos de serie apareció 2 años después en el motor Isotta Fraschini D 100 HP.
Originalmente, el mando del árbol de levas lo efectuaba el cigüeñal mediante un reenvío con 2 pares cónicos; posteriormente, el perfeccionamiento de las técnicas permitió la adopción del mando por cadena y después la correa dentada exterior. Esta última solución, muy difundida en los motores de serie, presenta muchas ventajas económicas y prácticas; la correa es silenciosa, de montaje simple y de mantenimiento fácil, aunque más frecuente. Por el contrario, está sujeta a un desgaste más rápido, porque generalmente está expuesta a las condiciones ambientales (polvo, posibilidad de ensuciarse con los lubricantes y carburantes).
El árbol de levas único en cabeza puede accionar las válvulas tanto directamente como mediante balancines; si el mando es directo, las válvulas son paralelas (inclinadas o verticales); si las válvulas están dispuestas en V (cámaras hemisféricas), el accionamiento se realiza mediante 1-2 balancines que adquieren el movimiento del árbol de levas, que está situado generalmente en el centro de las culatas.
Una distribución especial monoárbol es la del motor del Triumph Dolomite Sprint (4 cilindros, 1.998 ce, 127 CV DIN) con 4 válvulas por cilindro, en el cual 2 levas iguales accionan directamente las 2 válvulas de admisión, mientras que las de escape son movidas por las mismas mediante 2 balancines.
En el campo de los motores concebidos expresamente para el uso deportivo, el ejemplo más notable es el del Cosworth SCA para la Fórmula 2, de 1.000 ce (1964-1966), con válvulas paralelas y cámaras de combustión de tipo Heron.
Debe tenerse en cuenta que la denominación monoárbol se aplica también en el caso de los motores en V donde existe un árbol de levas por cada fila de cilindros.