智能平衡车的工作原理被称为动态平衡原理，该原理采用运动补偿算法，利用其内部的陀螺仪和加速度传感器，来精确检测车体姿态的微小变化，并利用精密的伺服控制系统，灵敏地驱动电机，进行相应调整，以保持整个车体的稳定和平衡。
目前独轮式智能平衡车主要通过智能芯片控制器、姿态传感器、执行电机三部分来实现平衡。总的说来，平衡车的平衡方法整体原理和无人机、机器人类似。
平衡车运转，主要依靠的是与其内置传感器相关的动态平衡原理。当用户倾斜身体时，陀螺仪及加速度传感器会输出相应的姿态信息，控制器感知到这个信息后，命令左右两个电机朝相应方向旋转。陀螺仪和加速度传感器按一定频率不停地测量车辆姿态，并输出姿态信息到控制器，控制器不停地调整电机的转动方向和转速，这样就保持了一个动态的平衡。
平衡车导致的安全事故报道并不鲜见，调查发现，与电动自行车一样，智能平衡车由于采用电机驱动，在行驶过程中基本没有声音，而且车速很快，对前方的行人构成极大的安全隐患，尤其是老人与孩童。尽管很多城市制定了平衡车上路的多项限制规定，但依然无法完全避免相关安全风险。