同步电动机是一种交流电动机，转子旋转速度与所提供交流电的频率相同。原理是由交流电在电动机的定子处产生旋转磁场，使电动机转子旋转。

在同步电动机的转子有电磁铁或永久磁铁，使用永久磁铁的称为永磁同步电动机，若有电路提供转子电源的，即属于双馈型电动机（英语：Doubly-fed electric machine）。同步电动机的定子所产生的磁场吸引转子磁场的异极，由于定子所产生的磁场是以若干速度旋转，因此转子会随着定子磁场的旋转速度，以相同的速度旋转。

同步电动机的特点是转速固定，不受电源电压的影响。只要电动机的负载低于其最大转矩，转速也不会受负载的影响。由于这种特性，同步电动机只能使用变频器由调整电动机的电源频率来\进行调速。

无载的同步机即是同步调相机（Synchronous Condenser），其电流相位超前于电压，为一个电容性负载。因此，若一供电系统的负载为落后功率因数，可以无载的同步电动机来改进其功率因数，但此方法的运作成本十分高。现在，电力公司可使用静止无功补偿器（Static VAR Compensator）来提供无功功率（Q）。

其中

这里

如果负载增加，转矩角会增加。当转矩角达到90度，转矩达到最大值。如果负载再增加，电机将会失去同步状态。

如果是发电机，则变成

其中