智能平衡車的工作原理被稱為動態平衡原理，該原理采用運動補償算法，利用其內部的陀螺儀和加速度傳感器，來精確檢測車體姿態的微小變化，并利用精密的伺服控制系統，靈敏地驅動電機，進行相應調整，以保持整個車體的穩定和平衡。

目前獨輪式智能平衡車主要通過智能芯片控制器、姿態傳感器、執行電機三部分來實現平衡。總的說來，平衡車的平衡方法整體原理和無人機、機器人類似。

平衡車運轉，主要依靠的是與其內置傳感器相關的動態平衡原理。當用戶傾斜身體時，陀螺儀及加速度傳感器會輸出相應的姿態信息，控制器感知到這個信息后，命令左右兩個電機朝相應方向旋轉。陀螺儀和加速度傳感器按一定頻率不停地測量車輛姿態，并輸出姿態信息到控制器，控制器不停地調整電機的轉動方向和轉速，這樣就保持了一個動態的平衡。

平衡車導致的安全事故報道并不鮮見，調查發現，與電動自行車一樣，智能平衡車由于采用電機驅動，在行駛過程中基本沒有聲音，而且車速很快，對前方的行人構成極大的安全隱患，尤其是老人與孩童。盡管很多城市制定了平衡車上路的多項限制規定，但依然無法完全避免相關安全風險。