Zasada działania każdego serwosilnika opiera się na elektromagnetyzmie, w zależności od rodzaju serwosilnika, stojan lub wirnik zawierają magnesy trwałe. Poprzez zasilanie uzwojeń, które są umieszczone w polu magnetycznym, odpowiednim prądem, generowana jest siła Lorentza, która powoduje obrót wirnika serwosilnika. W serwosilniku PMDC (Permanent Magnet Direct Current) uzwojenia te znajdują się w wirniku, podczas gdy w serwosilniku AC (Alternating Current) bezszczotkowym znajdują się one w stojanie.
Gdy wirnik serwosilnika zaczyna się obracać, prąd przepływający przez uzwojenia musi zostać wyregulowany, aby utrzymać siłę Lorentza we właściwym kierunku. W serwosilnikach PMDC ze szczotkami osiąga się to za pomocą komutatora i szczotek, podczas gdy w bezszczotkowych serwosilnikach prądu przemiennego prąd dla każdego uzwojenia silnika musi zostać wyregulowany przez sterownik serwo. Poprzez pomiar położenia wirnika za pomocą układu sprzężenia zwrotnego odpowiedni prąd jest przesyłany przez uzwojenia silnika. Serwosilnik zawsze wymaga sterownika serwo do prawidłowej pracy w systemie serwo.
Połączenie serwosilnika, sterownika serwo, układu sprzężenia zwrotnego i układu sterowania tworzy układ serwo. Serwosilnik jest zatem ściśle powiązany z układem serwo, a wybór serwosilnika nigdy nie jest oddzielony od układu, w którym musi działać.
