Princip delovanja servo motorja je razmeroma preprost, vendar je njegovo delo učinkovitejše. Servo vezje je vgrajeno v motorno enoto in uporablja prožno gred, ki je običajno opremljena z zobniki. Električni signal nadzoruje motor in določa tudi količino premika osi. Notranja nastavitev servo motorja je preprosta: majhen enosmerni motor, krmilno vezje in potenciometer. DC motor je na krmilno kolo povezan z zobnikom. Ko se motor vrti, se upor potenciometra spremeni, krmilno vezje pa lahko natančno prilagodi gibanje in smer.
Ko je gred v pravilnem (idealnem) položaju, motor preneha napajati. Če se gred ne ustavi na želenem položaju, motor deluje, dokler ne vstopi v pravilno smer. Položaj tarče se prenaša po signalni liniji z uporabo električnega impulza. Zato je hitrost motorja sorazmerna dejanskemu in idealnemu položaju. Ko se motor približa želenemu položaju, se začne motor počasi vrteti, ko pa je motor obrnjen dlje, je hitrost hitra. Z drugimi besedami, servo motorji morajo le čim hitreje opraviti naloge, zaradi česar so zelo učinkovita oprema.
Običajno obstajata dve vrsti servo motorjev: izmenični in enosmerni motorji. DC servo motorji so idealni za majhne aplikacije, vendar ne prenesejo velikih tokov. Vendar pa se AC servo motorji lahko spopadejo z večjimi napetostmi in se pogosto uporabljajo v industrijskih strojih. Kar zadeva ceno, so DC motorji cenejši od AC servo, zato jih uporabljamo pogosteje. Poleg tega so enosmerni motorji posebej zasnovani za neprekinjeno vrtenje, zaradi česar so idealni za gibanje robota.
Servo motorji se s svojimi edinstvenimi lastnostmi lahko uporabljajo v različnih aplikacijah. V radijsko vodenih zrakoplovih se uporabljajo za iskanje krmilnih površin, kot so roboti, dvigala, krmila itd. V spletni proizvodnji se servo motorji uporabljajo v visokih frekvencah ponavljanja in zahtevajo natančno delo.