Kugghjul är maskinelement, ofta tillverkade av metall och förekommer bland annat i urverk och andra maskiner. De är försedda med kuggtänder och är vanligen cylindriska. Deras vanligaste uppgift är att överföra rörelseenergi mellan roterande axlar. Kugghjul kallas i vissa fall även för drev, pinjong eller kuggkrans.
Man kan även ändra utväxling och vridmoment med hjälp av kugghjul. Ett mindre kugghjul som driver ett större ger lägre varvtal och ett större som driver ett mindre ger högre varvtal. Med vridmomentet förhåller det sig tvärtom; vridmomentutväxlingen är omvänt proportionell mot varvtalsutväxlingen. En enhet som består av två eller flera kugghjul benämns kuggväxel eller kugghjulsväxel. In- respektive utgående axel kan vara koaxiala, eller med radiell förflyttning, eller som i en vinkelväxel, med ändring av axelriktningen. Rotationsriktningen växlas i varje steg i en kuggväxel.
Med ett kugghjul och en kuggstång, kuggrem eller kedja kan övergång mellan rotation och linjär rörelse ske i bägge riktningar, såsom i en kuggstångsbana. Med kuggrem/kedja kan kugghjul med olika antal kuggar användas för utväxling, exempelvis i drivlinan på en cykel, med eller utan ändring av rotationsriktning i kedjefallet. I en bandvagn sker framdriften genom att banden drivs av kugghjul. Kugghjul kan kombineras med en kuggring med invändiga kuggar, till exempel i en planetväxel eller rithjälpmedel för speciella figurer. Ett kugghjul kan drivas av en skruvkomponent såsom snäckan i en snäckväxel.
Splines är en variant med kuggar som överför vridmoment till en motstående del utan att de rör sig inbördes, utom möjligen axiellt, exempelvis i kopplingen i många motorfordon.
Kugghjul eller liknande används även för tillämpningar där något annat än rörelse- eller energiöverföring till motstående maskinenhet eftersöks, exempelvis kugghjulspumpar, för vätskor och mekanismer för att deformera, krossa eller mala, såsom i en kryddkvarn. Frammatning av elastiskt eller perforerat material såsom film i en projektor, eller och portionsmatning av föremål som passar mellan kuggar är andra tillämpningar för kugghjul.
