汽车电动机的工作原理是利用通电线圈产生旋转磁场，并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，从而实现电能到机械能的转换。
汽车电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，包括同步电机和异步电机。电动机主要由定子与转子组成。定子绕组通电产生磁场，转子在磁场中受磁场力作用而转动。
通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关。对于交流发电机，当外电路通过电刷使励磁绕组通电时，产生磁场，转子旋转时磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理，定子的三相绕组中产生交变的感应电动势，再经整流变为直流电输出。
交流发电机的定子绕组按照彼此相差120度电角度分布，转子绕组由两块极爪组成，接通直流电时被励磁形成N极和S极。磁力线从N极出发，透过空气间隙进入定子铁心再回到相邻的S极，转子旋转时，转子绕组切割磁力线，在定子绕组中产生互差120度电度角的正弦电动势，即三相交流电。
在普通交流发电机三相定子绕组基础上，增加绕组匝数并引出接线头，增加一套三相桥式整流器。低速时由原绕组和增绕组串联输出，而在较高转速时，仅由原三相绕组输出。
汽车电动机常见的启动方式包括全压直接启动、自耦减压起动、y-δ起动、软起动器、变频器。全压直接起动操纵控制方便、维护简单且经济，适用于小功率电动机和电网容量、负载允许的情况。自耦减压起动利用自耦变压器多抽头减压，能适应不同负载起动需要，起动转矩较大。y-δ起动能降低起动电流，减轻对电网冲击，适用于无载或轻载起动场合，负载较轻时还能让电动机在星形接法下运行提高效率节约电力。软起动器利用可控硅移相调压原理实现电动机调压起动，起动效果好但成本高，谐波干扰大，对电网有影响，可控硅元件故障率高，对维护人员要求高。变频器通过改变电网频率调节电动机转速和转矩，技术含量高、控制功能全、效果好，但成本高，对维护人员要求高，主要用于调速且对速度控制要求高的领域。