輸入或輸出為直流電能的旋轉電機。它的模擬調速系統壹般是由2個閉環構成的，既速度閉環和電流閉環，為使二者能夠相互協調、發揮作用，在系統中設置了2個調節器，分別調節轉速和電流。2個反饋閉環在結構上采用壹環套壹環的嵌套結構，這就是所謂的雙閉環調速系統，它具有動態響應快、抗幹擾能力強等優點，因而得到廣泛地應用。通常是由模擬運放構成PI或PID電路；信號調理主要是對反饋信號進行濾波、放大。考慮到直流電機的數學模型，模擬調速系統動態傳遞函數關系在模擬調速系統的調試過程中，因電機的參數或負載的機械特性與理論值有較大差異，往往需要頻繁更換R，C等元件來改變電路參數，以獲得預期的動態性能指標，這樣做起來非常麻煩，如果采用可編程模擬器件構成調節器電路，系統參數如增益、帶寬甚至電路結構都可以通過軟件進行修改，調試起來就非常方便了。
直流伺服電機分為有刷和無刷電機，有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），會產生電磁幹擾，對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。容易實現智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護不存在碳刷損耗的情況，效率很高，運行溫度低噪音小，電磁輻射很小，長壽命，可用於各種環境。
直流伺服電機可應用在火花機，機器手，精確的機器等，同時可加配減速箱，令機器設備帶來可靠的準確性及高扭力。