同步電動機的結構與同步發電機相同，其轉子一般都採用凸極式結構。使用時，同步電動機的定子繞組中要通入三相交流電流，同時轉子勵磁繞組中通入直流電勵磁。

定子三相繞組（也稱電樞繞組）接至三相交流電源後，便有三相對稱電流流過，併產生電樞旋轉磁場。該磁場以同步速度n1= 60f1/p在氣隙空間旋轉，其方向決定於電流的相序。轉子的勵磁繞組接入直流電源後，就有直流電流流過，併產生大小和極性都不變的恆定磁場，極對數和電樞旋轉磁場一樣。根據同性磁極互相排斥、異性磁極互相吸引的原理，當轉子磁極的S極與電樞旋轉磁場的N極對齊（或轉子的N極與旋轉磁場的S極對齊）時，轉子磁極將被電樞旋轉磁場吸引而產生電磁吸引力，並進而產生電磁轉矩，拖動轉子跟著旋轉磁場轉動。因而轉子的轉速大小及方向和電樞旋轉磁場的轉速大小及方向相同，兩者相對於定子“同步”旋轉，故稱為同步電動機。如果同步電動機軸上帶有機械負載，則和非同步電動機一樣，電樞繞組從電網吸收電功率，透過氣隙磁場傳給轉子，變為機械功率，帶動生產機械做功。

　　轉子用直流電進行勵磁 ，它的轉子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互串聯的，接成具有交替相反的極性，並有兩根引線連線到裝在軸上的兩隻滑環上面。磁場線圈是由一隻小型 直流發電機 或蓄電池來激勵，在大多數同步電動機中，直流發電機是裝在電動機軸上的，用以供應轉子磁極線圈的勵磁電流。

　　由於這種同步電動機不能自動啟動，所以在轉子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠繞組放在轉子的周圍，結構與非同步電動機相似。