多連桿式懸掛就是指由三根或三根以上連桿拉桿構成的懸掛結構，以提供多個方向的控制力，使車輪具有更加可靠的行駛軌跡。常見的有三連桿、四連桿、五連桿等。但由於三連桿結構已不能滿足人們對於底盤操控性能的更高追求。因此結構更為精確、定位更加準確的四連桿式和五連桿式懸架才能稱得上是真正的多連桿式，這兩種懸架結構通常應用於前輪和後輪。其中前懸架一般為三連桿或四連桿式獨立懸架；後懸架則一般為四連桿或五連桿式後懸架系統。
在結構上以常見的五連桿式後懸掛為例，其五根連桿分別為：主控制臂、前置定位臂、後置定位臂、上臂和下臂。它們分別對各個方向產生作用力。比如，當車輛進行左轉彎時，後車輪的位移方向正好與前轉向輪相反，如果位移過大則會使車身失去穩定性，搖擺不定。此時，前後置定位臂的作用就開始顯現，它們主要對後輪的前束角進行約束，使其在可控范圍內；相反，由於後輪的前束角被約束在可控范圍內，如果後輪外傾角過大則會使車輛的橫向穩定性減低，所以在多連桿懸架中增加瞭對車輪上下進行約束的控制臂，一方面是更好的使車輪定位，另一方面則使懸架的可靠性和韌性進一步提高。
同時，多連桿懸掛結構能通過前後置定位臂和上下控制臂有效控制車輪的外傾角。舉個簡單例子來說：當車輪駛過坑窪路面時，首先上下控制臂開始在可控范圍擺動，以及時準確的給予車輪足夠的彈跳行程，如果路面繼續不平，同時車輛的速度加快，此時前後置定位臂的作用就是把車輪始終固定在一個行程范圍值內，同時液壓減振器也會伴隨上下控制臂的擺動吸收振動，而主控制臂的工作就是上下擺動配合上下控制臂使車輪保持自由彈跳，令車身始終處於相對平穩的狀態。
正是因為多連桿懸架具備多根連桿支桿，並且連桿可對車輪進行多個方面作用力控制，在做車輪定位時可對車輪進行單獨調整，並且多連桿懸架有很大的調校空間及改裝可能性。不過多連桿懸掛由於結構復雜、成本高、零件多、組裝費時，並且要達到非獨立懸架的耐用度，始終需要保持連桿不變形、不移位，在材料使用和結構優化上也會很考究。所以多連桿懸架是以追求優異的操控性和行駛舒適性為主要訴求的，而並非適合所有情況。