Układ wydechowy, zwany także potocznie układem wylotowym, to dosyć zaawansowany system, który zapewnia prawidłowe odprowadzanie z komór cylindrów gazów spalinowych. Cały proces zaczyna się w silniku. Z cylindrów gazy spalinowe kierowane są do kolektora, a następnie trafiają do katalizatora, gdzie w wysokiej temperaturze dochodzi do ich zredukowania. W efekcie gazy trafiają do tłumika, gdzie po oczyszczeniu, ich spaliny wydostają się poprzez rurę wydechową na zewnątrz samochodu.

Podstawowymi podzespołami z jakich składa się układ wydechowy są kolektor wydechowy, tłumik oraz rura wydechowa. Obecnie układ wydechowy wyposażony został dodatkowo w katalizator, a w nowoczesnych jednostkach napędowych wysokoprężnych zastosowany został także filtr cząstek stałych.

Kolektor wydechowy przymocowany jest bezpośrednio do bloku silnika i odpowiada za zbieranie gazów spalinowych z kilku sąsiadujących ze sobą cylindrów silnika. Bezpośrednio w kolektorze wylotowym lub w przewodzie odprowadzającym gazy spalinowe z turbiny umieszczona jest tak zwana sonda lambda, która bada skład spalin. Dzięki wynikom z sondy lambda mikroprocesor steruje dawką paliwa w taki sposób aby skład spalin był jak najbardziej zbliżony do optymalnego. Kolejnym elementem układu wydechowego jest katalizator, który za pomocą zachodzących w nim reakcji chemicznych redukuje szkodliwe substancje, zamieniając je na dwutlenek węgla, parę wodną oraz czysty azot.

Dalszymi elementami układu wydechowego są tłumiki dźwięku połączone z katalizatorem za pomocą przewodów rurowych. Zazwyczaj stosuje się dwa tłumiki dźwięku połączone szeregowo, z których jeden może być tłumikiem absorpcyjnym odpowiedzialnym za tłumienie wysokich częstotliwości dźwięku, a drugi z nich może być to tłumik komorowy, który odpowiedzialny jest za tłumienie wysokich częstotliwości.

W nowoczesnych silnikach Diesla stosuje się jeszcze filtr DPF, którego zadaniem jest wychwycenie szkodliwych cząstek stałych znajdujących się w spalinach. Cząstki te osadzają się w filtrze, a dzięki możliwości samoczyszczenia się filtra są z niego samoczynnie usuwane.