图上可见，多挡变速箱几乎每一挡都可以在更低的转速就升上高一个挡位，而120公里/小时巡航时也能有更低的转速，因此能够有更佳的理论油耗表现。
多挡变速箱还有一个优势。由于挡位多，减速比范围宽广。因此在保证低速齿比足够用的情况下，可以做多2组甚至3组超比挡，让高速时也能有更低的引擎转速而降低高速油耗。
不过，由于多挡变速箱需要很多组的齿轮，内部换挡组件和行星齿轮组数量都增多，内部摩擦就大，节省的油耗一部分会被变速箱内部增大的摩擦所抵消。以AT变速箱为例子，一般4AT变速箱只需要两组行星齿轮，4AT以上就需要3组行星齿轮，10AT就需要4组行星齿轮，还没算增多的大量离合片、刹车和换挡机构。ZF曾经研究，现在的8AT变速箱传动效率比6AT提升了15%，但10AT只能再提升1%左右，优势并不明显。
变速箱内部摩擦是造成发热和传动效率下降的元凶，因此不少多挡变速箱挖空心思将行星齿轮进行抛光，以降低齿间摩擦。
还是以力帆轩朗为例子，搭载5速手动变速箱的1.5T手动版本的综合油耗为8.2L/100km，搭载8AT变速箱的1.5T版本也同为8.2L/100km。虽然自动版本的车重比手动多了70kg，但油耗数据上并无更明显的优势。而且多挡变速箱的节能效果对换挡逻辑、换挡速度、齿比编排等有更严格的要求，要综合性能更高才能有效降低油耗。
多挡变速箱就等于加速快？
内燃机的输出功率与转速密切相关。在合理转速内，转速越高，功率越大，在相同齿比下加速也越快。产生最大功率的转速范围我们一般叫“Power Band”动力带。要加速快，就要让引擎转速保持在Power Band以内。但换挡之后由于减速比变小，引擎转速会下跌，有可能会跌出Power Band。而更密的减速比编排，每次换挡之后转速的下跌越少，引擎转速能保持在Power Band以内，加速就越快。
Power Bandd一般都是峰值扭矩出现后的转速区间，譬如保时捷新4.0T V8引擎的最佳出力范围处于4600rpm-6800rpm。
另外，齿比的大小也和加速有关系。减速比越大，轮上扭矩就越大，加速力就越强。但是由于大减速比会造成该齿比下极速偏低，因此需要下一个挡位用更小的减速比来“接上”。多挡变速箱在中低速可以有较多的可用挡位，也就容易将齿比做得更密更大，理论上加速就越快。
多挡变速箱容易有更密的齿比，每次换挡后转速下跌更少，引擎转速更容易维持在Power Band内。
不过，换挡也是需要时间的。以通用的8AT变速箱举例，其换挡时间约80毫秒，加上液力变矩器需要时间来稳定滑差和放大扭矩，最快换一次挡也需要0.2秒左右。如果只用2个挡位来完成加速，加速时间增加0.2秒。如果用三个挡位完成加速，换挡就会浪费0.4秒。另外，由于换挡的瞬间都要关闭节气门。对于自然吸气车辆来说，关闭节气门之后需要重新建立进排气流速，而涡轮增压车更需要一定的时间重建增压值。这个部分也会造成引擎的工况受到影响而影响到加速的效果。
