ניתן לסווג גלגלי שיניים לפי צורת שן, צורת גלגל שיניים, צורת קו שן, משטח עליו ממוקמות שיני גלגל השיניים ושיטת הייצור.
פרופיל השן של הציוד כולל עקומת פרופיל השן, זווית לחץ, גובה השן ותזוזה. קל יותר לייצור גלגלי שיניים פיתולים, כך שבגלגלי שיניים מודרניים, גלגלי שיניים ספילים מהווים את הרוב המוחלט, בעוד שגלגלי שיניים ציקלואידים וגלגלי קשת נמצאים בשימוש פחות.
מבחינת זווית הלחץ, לגלגלי שיניים עם זוויות לחץ קטנות יש כושר נשיאת עומס- נמוך יותר; לגלגלי שיניים עם זוויות לחץ גדולות יש כושר נשיאת עומס- גבוה יותר, אך העומס על המיסב גדל כאשר מומנט ההילוכים זהה, כך שהוא משמש רק במקרים מיוחדים. גובה השן של גלגלי שיניים עבר תקן, וגבהי שיניים סטנדרטיים מאומצים בדרך כלל. ישנם יתרונות רבים של הילוכים תזוזה, אשר שימשו בכל מיני ציוד מכני.
בנוסף, ניתן לחלק גלגלי שיניים גם לגלגלי שיניים גליליים, גלגלי שיניים משופעים, גלגלי שיניים לא-עגולים, מתלים וגלגלי שיניים תולעים בהתאם לצורתם; על פי צורת קו השיניים, ניתן לחלקם לגלגלי שיניים דורבנים, גלגלי שיניים סליליים, גלגלי שיניים אדרה וגלגלי שיניים מעוקלים; המשטח מחולק לגלגלי שיניים חיצוניים ולגלגלי שיניים פנימיים; על פי שיטת הייצור, ניתן לחלק אותו לגלגלי שיניים יצוקים, גלגלי שיניים חתוכים, גלגלי שיניים מגולגלים וגלגלי שיניים מחוטאים.
לחומר הייצור ולתהליך הטיפול בחום של הציוד יש השפעה רבה על כושר נשיאת העומס- ועל הגודל והמשקל של הציוד. לפני שנות ה-50, פלדת פחמן שימשה בעיקר לגלגלי שיניים, פלדת סגסוגת שימשה בשנות ה-60, ופלדה מוקשחת שימשה בשנות ה-70. על פי הקשיות ניתן לחלק את משטח השן לשני סוגים: משטח שן רך ומשטח שן קשה.
לגלגלי שיניים עם משטחי שיניים רכים יש כושר נשיאת עומס- נמוך, אך הם קלים יותר לייצור ובעלי ריצה טובה-בביצועים. הם משמשים בעיקר במכונות כלליות ללא הגבלות קפדניות על גודל ומשקל תמסורת וייצור- קטן. מכיוון שלגלגל הקטן יש עומס כבד יותר בין גלגלי השיניים התואמים, על מנת להפוך את חיי העבודה של הגלגלים הגדולים והקטנים לשווים בערך, הקשיות של משטח השן של הגלגל הקטן היא בדרך כלל גבוהה מזו של הגלגל הגדול.
לגלגלי שיניים מוקשחים יש כושר נשיאת עומס- גבוה. לאחר חיתוך גלגלי השיניים, הם מרובים, מרווים על פני השטח או מקרבים ומכבים אותם כדי להגביר את הקשיות. אבל בטיפול בחום, הציוד בהכרח יתעוות, ולכן לאחר טיפול החום יש לבצע שחיקה, שחיקה או חיתוך עדין כדי לבטל את השגיאה שנגרמה מהדפורמציה ולשפר את דיוק הציוד.