ישנן תיבות הילוכים שמנגנון השילוב הפנימי שלהן שונה בזה שההילוכים תמיד יעברו בסדר עולה או יורד בלי אפשרות של "דילוג" על הילוכים. התפעול מתבצע על ידי דחיפת ידית ההילוכים קדימה – העלאת הילוך, ועל ידי משיכת ידית ההילוכים אחורה – הורדת הילוך. תיבת ההילוכים הסיקוונסיאלית זהה מבחינת המבנה לתיבת ההילוכים הרגילה ומה שמבדיל ביניהן הוא אופן העברת ההילוכים. הרעיון הוא כזה, ההילוכים עוברים בסדר רציף קבוע: 1-2-3-4-5, 5-4-3-2-1. תיבת הילוכים כזאת נמצא לרוב במכוניות מירוץ ובשינוי גם באופנועים (ששם העברת ההילוכים מתבצעת באמצעות הרגל).