直流电机是将电能转变为轴上输出的机械能的电磁转换装置。由定子绕组通入直流励磁电流，产生励磁磁场，主电路引入直流电源，经碳刷（电刷）传给换向器，再经换向器将此直流电转化为交流电，引入电枢绕组，产生电枢电流（电枢磁场），电枢磁场与励磁磁场合成气隙磁场，电枢绕组切割合成气隙磁场，产生电磁转矩。这是直流电机的基本工作原理。
    右图为简单的两极直流电机模型，由主磁极（励磁线圈）、电枢（电枢线圈）、电刷和换向片等组成。固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁级N、S，主磁级由励磁线圈的磁场产生；旋转部分（转子）上，装调电枢铁芯与电枢绕组。电枢电流由外供直流电源所产生。定子和转子之间有一气隙。电枢线圈的首、末端分别连接于两个圆弧型的换向片上，换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向片固定在转轴上，与转轴也是绝缘的。在换向片上放置着一对固定不动的电刷，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接触（引入外供直流电源）。
    直流电动机运行时，将直流电源接住在两刷之间，电流方向为：N级下有效边电流总是一个方向，而S级上有效边中电流总是另一个方向，两边上受到的电磁力方向一致，电枢因而转动。当线圈有效边从N级下（S级上）转到S级上（N极下）下时，其中电流方向由于换向片而同时改变，而电磁力方向不变，使电枢受到一个方向不变的电磁转矩，因而电机连续运行。