如果正时皮带断裂，一方面凸轮轴正时齿轮以后的凸轮轴、摇臂和气门立刻停止运转。进而气门停止运动导致进气排气无法正常进行，发动机熄火。另一方面，由于车辆和飞轮的惯性运转，曲轴正时带轮以前的曲轴、连杆、活塞仍然会继续运转一定的时间。
当正时皮带断裂时，发动机各缸的气门处于不同的开启状态，所以必然有一部分气门并未关闭。继续运转的活塞在运行到上止点位置时，不可避免地与气门发生碰撞。根据发动机结构的不同，会有两种不同的结果。
先说后果相对较轻的情况。如果气门传动系统中有摇臂，而且摇臂的结构强度较弱，那么活塞与气门相撞的时候，气门将撞击力传递到摇臂上，摇臂首先会发生断裂。这样的好处是可以保护发动机缸内的气门和活塞不被破坏，维修时不必拆检缸盖，更换断裂的摇臂和正时皮带即可。
再说后果相对较重的情况。如果气门传动系统中没有摇臂，而是由凸轮轴直接控制气门的开关，又或者摇臂的结构强度较高，那就会直接导致发动机缸内的气门或者活塞发生破坏。一是气门会被撞弯，二是活塞产生磕碰。特别是活塞磕碰严重很可能进一步引起发动机拉缸，维修需要更换缸套（有缸套机型）或机体（无缸套机型），甚至更换整机。
