步进电动机按其工作原理主要可分为磁电式和反应式两大类，这里只介绍常用的反应式步进电动机的工作原理。三相反应式步进电动机的工作原理如图1所示，其中步进电动机的定子上有6个齿，其上分别缠有u、v、w三相绕组，构成三对磁极；转子上则均匀分布着4个齿。步进电动机采用直流电源供电。当u、v、w三相绕组轮流通电时，通过电磁力的吸引，步进电动机转子一步一步地旋转。
图1 步进电动机运动原理图
假设u相绕组首先通电，则转子上、下两齿被磁场吸住，转子就停留在u相通电的位置上。然后u相断电，v相通电，则磁极u的磁场消失，磁极v产生了磁场，磁极v的磁场把离它最近的另外两齿吸引过去，停止在v相通电的位置上，这时转子逆时针转了30°。随后v相断电，w相通电，根据同样的道理，转子又逆时针转了30°，停止在w相通电的位置上。若再u相通电，w相断电，那么转子再逆转30°。定子各相轮流通电一次，转子转一个齿。步进电动机绕组按u→v→w→u→v→w→u…依次轮流通电，步进电动机转子就一步步地按逆时针方向旋转。反之，如果步进电动机按倒序依次使绕组通电，即u→w→v→u→w→v→u…则步进电动机将按顺时针方向旋转。
步进电动机绕组每次通断电使转子转过的角度称之为步距角。上述分析中的步进电动机步距角为30°。对于一个真实的步进电动机，为了减少每通电一次的转角，在转子和定子上开有很多定分的小齿。其中定子的三相绕组铁心间有一定角度的齿差，当u相定子小齿与转子小齿对正时，v相和w相定子上的齿则处于错开状态，如图2所示。真实步进电动机的工作原理与上同，只是步距角是小齿距夹角的1/3。
图2 三相反应式步进电动机