直线电机与旋转电机的工作原理相同，都是依靠电磁力而动作的。在结构上，直线电机可以看作是旋转电机从中间切开并拉伸成直线而形成：直线电机中将定子称为初级(Primary)，将转子称为次级(Secondary)。

根据电源类型的不同，直线电机分为直流直线电机和交流直线电机；根据有无铁芯分为铁芯直线电机和无铁芯直线电机。

铁芯直线电机采用特殊的电磁设计，将线圈缠绕在硅钢板(铁叠片)上，通过单面磁路最大限度提高动力，可提供最大额定推力。这种电机推力大，电机Km常数高、热损低、齿槽力小，是传动大重量物品的理想之选，可在机加工与处理过程中保持刚性。

无铁芯直线电机没有铁芯或插槽，因此其齿槽效应为零，重量轻。该类电机适合于需要非常小的轴承摩擦力、对较轻负载具有高加速度，以及在超低速度条件下依然可确保最高恒速的应用。模块化设计磁路由两排磁轨道构成，可最大限度提高产生的推力，以及为磁路提供磁通回路。

在实际应用中，直线电机要配合直线电机驱动器使用，构成一种伺服驱动系统。当然，为了构成闭环，有的直线电机还具有一种称为光栅尺的结构。光栅尺可以在电机运行过程中发出高速脉冲，类似编码器，用于电机的定位。