PID回路是要自動實現壹個操作人員用量具和控制旋鈕進行的工作，這個操作人員會用量具測系統輸出的結果，然後用控制旋鈕來調整這個系統的輸入；
直到系統的輸出在量具上顯示穩定的需求的結果，在舊的控制文檔裏，這個過程叫做“復位”行為，量具被稱為“測量”，需要的結果被稱為“設定值”而設定值和測量之間的差別被稱為“誤差”。
壹個控制回路包括三個部分：
1、系統的傳感器得到的測量結果
2、控制器作出決定
3、通過壹個輸出設備來作出反應
控制器從傳感器得到測量結果，然後用需求結果減去測量結果來得到誤差。然後用誤差來計算出壹個對系統的糾正值來作為輸入結果，這樣系統就可以從它的輸出結果中消除誤差。
在壹個PID回路中，這個糾正值有三種算法，消除目前的誤差，平均過去的誤差，和透過誤差的改變來預測將來的誤差。
比如說，假如利用水箱在為植物提供水，水箱的水需要保持在壹定的高度。可以用傳感器來檢查水箱裏水的高度，這樣就得到了測量結果。控制器會有壹個固定的用戶輸入值來表示水箱需要的水面高度，假設這個值是保持65％的水量。
控制器的輸出設備會連在由馬達控制的水閥門上。打開閥門就會給水箱註水，關上閥門就會讓水箱裏的水量下降。這個閥門的控制信號就是控制變量。
PID控制器可以用來控制任何可被測量及可被控制變量。比如，它可以用來控制溫度、壓強、流量、化學成分、速度等等。汽車上的巡航定速功能就是壹個例子。
壹些控制系統把數個PID控制器串聯起來，或是連成網絡。這樣的話，壹個主控制器可能會為其他控制輸出結果。壹個常見的例子是馬達的控制。控制系統會需要馬達有壹個受控的速度，最後停在壹個確定的位置。可由壹個子控制器用來管理速度，但是這個子控制器的速度是由控制馬達位置的主控制器來管理的。
應用
在自動控制發展的早期，用機械設備來實現PID控制，是由杠桿、彈簧、阻尼及質量組成，多半會用壓縮氣體驅動。氣動控制器還壹度是工業上的標準。
電子的類比控制器可以用晶體管、真空管、電容器及電阻器組成。許多復雜的電子系統中常會包括PID控制，例如磁盤的讀寫頭定位、電源供應器的電源條件、甚至是現代地震儀的運動偵測線路。現代電子控制器已大幅的被這些利用單芯片或FPGA來實現的數位控制器所取代。
現代工業使用的PID控制器多半會用PLC或有安裝面板的數位控制器來實現。軟件實現的好處是相對低廉，配合PID實現方式調整的靈敏度很大。在工業鍋爐、塑膠射出機械、燙金機及包裝行業中都會用到PID控制。
變化的電壓輸出可以用PWM來實現，也就是固定周期，依要輸出的量去調整周期中輸出高電勢的時間。對於數位系統，其時間比例有可能是離散的，例如周期是二秒，高電勢時間設定單位為0.1秒，表示可以分為20格，精度5%，因此存在壹量化誤差，但只要時間分辨率夠高，就會有不錯的效果。