Работа синхронного шагового электродвигателя состоит в том, чтобы при подаче на него одного электрического импульса его зубчатый ротор поворачивался на дозированную величину, как правило, на один зубец.

Конструктивно подвижный ротор и неподвижный статор шагового электродвигателя обычно состоят из трех (по числу фаз управляющего напряжения) секций, набранных из трансформаторного железа. Секции ротора жестко закреплены на валу шагового электродвигателя, а секции статора жестко закреплены на неподвижной части этого вала шагового электродвигателя. И ротор, и статор шагового электродвигателя изготовлены с одинаковыми прямоугольными выступами, называемыми зубцами. Шаг зубцов на роторе и на статоре одинаков, но зубцы всех трех секций статора относительно оси вращения расположены одинаково, а зубцы второй секции ротора смещены относительно первой секции ротора на 1/3 шага, и зубцы третьей секции ротора смещены относительно той же первой секции ротора на 2/3 шага. На каждой из секций обмоток статора размещают управляющие обмотки с числом полюсов N.

Подача импульса на обмотку следующей секции статора вызывает поворот ротора шагового электродвигателя еще на угол Аф и так далее. Последовательность подачи импульсов прямоугольного напряжения на обмотки секций статора определяется соответствующей электронной коммутирующей схемой. Возможны и специальные схемы коммутации, при которых устойчивыми будут не только положения «зубец (ротора) против зубца (статора)», но и положения «зубец против зубца с заданным смещением». Скорость вращения ротора шагового электродвигателя однозначно определяется частотой подачи на обмотки его статора прямоугольных импульсов напряжения.

Поэтому 

 такие шаговые электродвигатели являются синхронными. Применение их оказывается целесообразным, когда требуется стартстопное вращение с точным позиционированием и (или) с заданной скоростью вращения вала. Общий угол поворота ротора однозначно определяется суммарным числом импульсов, поданных на вход данного шагового электродвигателя.

Шаговые электродвигатели характеризуются таким специфическим параметром, как приемистость, которая иногда называется также разрешающей способностью. Приемистостью, или разрешающей способностью, шагового электродвигателя называется та предельная частота поступающих на его вход сигналов, начиная с которой данный шаговый электродвигатель перестает их надежно, т.е. без пропусков, отрабатывать.
У современных двигателей такого типа предельная разрешающая способность обычно составляет 2 кГц, доходя в некоторых случаях до 8- 10 кГц. Соответствующий угол поворота ротора при подаче на вход шагового электродвигателя единичного импульса обычно составляет (1,5 ± 0,5)°.

По сравнению с электродвигателями постоянного и переменного токов синхронный шаговый электродвигатель характеризуется более высокой безотказностью, более высокой устойчивостью к внешним помехам, а также меньшими габаритными размерами. Однако такие электродвигатели имеют меньший, чем электродвигатели постоянного и переменного токов, КПД и мощность, не превышающую обычно сотен ватт, а следовательно, и развивают меньший вращающий момент.

Однако в последнее время появились шаговые электродвигатели, способные развивать значительную мощность. Появились также двигатели такого типа, у которых зубчатые статор и ротор развернуты по оси или плоскости (по двум осям), так что подобные шаговые электродвигатели способны непосредственно осуществлять линейные перемещения вдоль этой оси или по этой плоскости.