Bij vierwielaandrijving (ook wel 4WD of AWD genoemd) worden niet alleen de voorwielen of de achterwielen, maar de voor- én achterwielen door de motor aangedreven. De uitgaande as van de versnellingsbak komt uit in een centraal differentieel (ook wel tussendifferentieel genoemd). Vanuit dat differentieel leiden twee andere aandrijfassen naar de vooras en de achteras, die elk hun eigen differentieel hebben.
Vierwielaandrijving kan wel of niet uitschakelbaar zijn. Bij uitschakelbare vierwielaandrijving is het mogelijk om alleen de voorwielen of achterwielen te laten aandrijven, afhankelijk van de auto. Dit zorgt voor minder slijtage en een lager brandstofverbruik.
Inschakelbare vierwielaandrijving is ook mogelijk. De auto heeft dan normaal gesproken alleen voor- of achterwielaandrijving, maar de vierwielaandrijving kan worden ingeschakeld als er meer grip nodig is.
Vooral dankzij de ontwikkeling van de elektronica heeft een auto met vierwielaandrijving tegenwoordig onder alle rij- en weersomstandigheden superieure rijeigenschappen. Vierwielaandrijving zorgt wel voor een hoger verbruik, door het hogere gewicht en door de aanwezigheid van meer bewegende delen.