Принцип работы каждого серводвигателя основан на электромагнетизме, в зависимости от типа серводвигателя, либо статор, либо ротор содержат постоянные магниты. При подаче на обмотки, расположенные в магнитном поле, правильного тока создается сила Лоренца, которая заставляет ротор серводвигателя вращаться. В серводвигателе PMDC (постоянный магнит постоянного тока) эти обмотки расположены в роторе, тогда как в бесщёточном серводвигателе переменного тока они расположены в статоре.
Когда ротор серводвигателя начинает вращаться, ток через обмотки необходимо отрегулировать, чтобы поддерживать силу Лоренца в правильном направлении. В серводвигателях PMDC со щетками это достигается с помощью коммутатора и щеток, в то время как в бесщеточных серводвигателях переменного тока ток для каждой обмотки двигателя должен регулироваться сервоконтроллером. Измеряя положение ротора с помощью системы обратной связи, соответствующий ток посылается через обмотки двигателя. Серводвигателю всегда требуется сервоконтроллер для правильной работы в сервосистеме.
Комбинация серводвигателя, сервоконтроллера, системы обратной связи и системы управления образует сервосистему. Таким образом, серводвигатель неразрывно связан с сервосистемой, и выбор серводвигателя никогда не отделяется от системы, в которой он должен функционировать.
