根據定義，伺服電機是閉環運行的，具有反饋以控制電機的位置，速度或扭矩。在沒有反饋裝置的開環電機中，步進電機是最常見的類型。盡管它們的控制機制不同，步進電機和伺服電機仍有一些共同點。首先，它們都具有帶永磁體的轉子和帶有線圈繞組的定子。其次，兩種電動機類型是同步的，這意味著轉子以與定子的磁場相同的速度轉動。然而，盡管存在這些相似之處，伺服和步進電機之間存在兩個物理差異，這使得它們具有截然不同的操作特性。
控制方
伺服電機和步進電機的主要區別在于伺服電機是閉環設備，步進電機是開環的。這意味著伺服電機具有某種物理反饋機制 - 通常是旋轉編碼器或旋轉變壓器 - 以“閉環”，將電機的預期位置與其實際位置進行比較，并確保達到預期的位置。另一方面，步進電機不包括用于提供反饋的裝置。（請注意，步進電機可以 在閉環模式下運行，并添加外部反饋，例如線性編碼器。）
在開環模式下運行意味著步進電機始終汲取全電流 - 即使在空轉時 - 并產生在某些應用中必須考慮和減輕的熱量。但是，拉動連續電流可以使它們產生比伺服電機更高的保持力矩。相反，由于伺服電機響應反饋而運行，因此它們僅吸取執行給定運動所需的電流。在連續運行期間產生的較低熱量還允許伺服機構提供短期扭矩水平 - 稱為峰值扭矩 - 遠高于其連續額定值，這有利于快速加速或短時間按壓或保持力。
極數
伺服電機和步進電機之間的另一個物理差異是它們在每種電機類型中使用的磁極數量。伺服電機只有幾個極 - 通常在2到8之間 - 而步進電機通常有50或100個極。步進電機中的較高極數使它們能夠精確地移動到給定位置而無需反饋（見上文）。另一方面，伺服系統無法在不使用反饋設備的情況下準確控制其位置。
步進電機通常具有50到100個磁極。
由于繞組中的極數較少且電感較小，伺服電機可以保持其轉矩輸出，因為電機速度比步進電機的速度提高得更好。這也為伺服電機提供了更高的動態性能和執行快速運動的能力。另一方面，步進電機中的極高極數使它們能夠在低速下非常平穩地運行，這使它們成為低速，高扭矩應用的最佳選擇。
步進電機（左）和伺服電機（右）的典型轉矩 - 速度曲線，