Les moteurs pas à pas peuvent être considérés comme des moteurs électriques sans commutateur. Généralement, tous les enroulements du moteur font partie du stator, et le rotor est soit un aimant permanent, soit, dans le cas des moteurs à réluctance variable, un bloc denté en matériau magnétiquement doux. Toute la commutation doit être gérée en externe par le contrôleur du moteur, et généralement, les moteurs et les contrôleurs sont conçus pour que le moteur puisse être maintenu dans n'importe quelle position fixe et pivoter dans un sens ou dans l'autre. La plupart des moteurs pas à pas, comme on les appelle aussi, peuvent être pilotés à des fréquences audio, ce qui leur permet de tourner assez rapidement. Avec un contrôleur approprié, ils peuvent être démarrés et arrêtés instantanément à des orientations contrôlées.

Pour certaines applications, il est possible de choisir entre des servomoteurs et des moteurs pas à pas. Ces deux types de moteurs offrent des possibilités similaires de positionnement précis, mais diffèrent sur plusieurs points. Les servomoteurs nécessitent un système de contrôle à rétroaction analogique. Généralement, il s'agit d'un potentiomètre fournissant un retour sur la position du rotor, et d'un ensemble de circuits permettant d'injecter dans le moteur un courant inversement proportionnel à la différence entre la position souhaitée et la position actuelle.

Lors du choix entre moteurs pas à pas et servomoteurs, plusieurs facteurs doivent être pris en compte ; le choix dépend de l'application. Par exemple, la répétabilité du positionnement d'un moteur pas à pas dépend de la géométrie du rotor, tandis que celle d'un servomoteur dépend généralement de la stabilité du potentiomètre et des autres composants analogiques du circuit de rétroaction.

Les moteurs pas à pas peuvent être utilisés dans des systèmes de commande en boucle ouverte simples ; ils conviennent généralement aux systèmes fonctionnant à faibles accélérations avec des charges statiques, mais la commande en boucle fermée peut être essentielle pour les fortes accélérations, en particulier si elles impliquent des charges variables. Si un moteur pas à pas dans un système de commande en boucle ouverte est sur-couplé, toute connaissance de la position du rotor est perdue et le système doit être réinitialisé ; les servomoteurs ne sont pas concernés par ce problème.

Les moteurs pas à pas sont connus en allemand sous le nom de Schrittmotoren, en français sous le nom de moteurs pas à pas et en espagnol sous le nom de motor paso paso.

Il existe deux types de moteurs pas à pas : à aimant permanent et à réluctance variable (il existe également des moteurs hybrides, indiscernables des moteurs à aimant permanent du point de vue du contrôleur). En l'absence d'étiquette sur le moteur, on peut généralement les distinguer au toucher lorsqu'il n'y a pas de courant. Les moteurs à aimant permanent ont tendance à s'engrener lorsqu'on tourne le rotor avec les doigts, tandis que les moteurs à réluctance variable tournent presque librement (bien qu'ils puissent s'engrener légèrement en raison de la magnétisation résiduelle du rotor). On peut également distinguer les deux types de moteurs à l'aide d'un ohmmètre. Les moteurs à réluctance variable comportent généralement trois (parfois quatre) enroulements, avec un retour commun, tandis que les moteurs à aimant permanent ont généralement deux enroulements indépendants, avec ou sans prise médiane. Les enroulements à prise médiane sont utilisés dans les moteurs à aimant permanent unipolaires.

Les moteurs pas à pas offrent une large plage de résolution angulaire. Les moteurs les plus grossiers tournent généralement à 90 degrés par pas, tandis que les moteurs à aimants permanents haute résolution peuvent généralement gérer 1,8, voire 0,72 degré par pas. Avec un contrôleur approprié, la plupart des moteurs à aimants permanents et hybrides peuvent fonctionner par demi-pas, et certains contrôleurs peuvent gérer des pas fractionnaires plus petits, voire des micro-pas.

Pour les moteurs pas à pas à aimant permanent et à réluctance variable, si un seul enroulement du moteur est alimenté, le rotor (sans charge) s'enclenchera à un angle fixe, puis maintiendra cet angle jusqu'à ce que le couple dépasse le couple de maintien du moteur, auquel cas le rotor tournera, essayant de se maintenir à chaque point d'équilibre successif.