En elektromagnet fungerar på principen att en elektrisk ström inte bara tillåter elektroner att flöda i en krets, utan också genererar ett litet magnetfält. När en tråd som bär elektricitet lindas upp blir magnetfältet ännu starkare. Järn- eller stålföremål omgivna av denna lindade elektriska tråd blir också magnetiserade. Denna kombination av elektronisk energi, lindade ledningar och ledande metallföremål utgör grunden för enheten.
Det kan vara lättare att tänka på en elektromagnet som en elektronmagnet, inte en elektrisk magnet. Det som är relevant är det fria flödet av elektroner i en krets och deras effekter på tråden som bär dem. Det är möjligt att demonstrera de grundläggande principerna med hjälp av en försörjning av blanka kopparledningar, ett kemiskt batteri av D-storlek och en järn- eller stålspik.
Reaktionen mellan metallerna och syran i kemiska batterier gör att många fria elektroner samlas nära minuspolen (-), vanligtvis slutet med en lätt fördjupning. Om någon ansluter den negativa änden av batteriet med den positiva polen (+), kommer alla dessa elektroner att strömma genom ledningen mot den positiva polen och så småningom ta sig tillbaka till den negativa änden. Eftersom det inte finns något som blockerar deras väg längs ledningen, till exempel en glödlampa eller motor, kommer elektronerna snart att sluta flöda och batteriet kommer att ”dö”.
De strömmande elektronerna gör dock mer än att gå igenom tråden i en krets. Elektronernas rörelse gör att ett lätt magnetfält bildas runt tråden. Detta fält är inte speciellt starkt så länge som tråden förblir rak, men att linda ihop tråden i täta spiraler kommer att förstärka magnetfältet många gånger om när trådens yta kondenseras.
Den lindade tråden kan generera ett mätbart magnetfält som kan påverka en kompassavläsning eller små järnspån, men den behöver fortfarande ett sätt att fokusera all energi. Det är här spiken av järn eller stål kommer in. Om tråden som bär elektronerna lindas tätt runt en metall som kan magnetiseras, blir själva metallen en elektromagnet. Så länge som ström fortsätter att flyta genom den lindade tråden från batteriet eller annan elektricitetskälla, kommer metallkärnan att ha all kraft och egenskaper som en naturlig magnet, inklusive positiva och negativa poler och förmågan att attrahera eller stöta bort andra magneter.
Denna förmåga att alternativt attrahera och stöta bort andra magnetfält leder direkt till skapandet av en elmotor. Axeln på en elmotor är inget annat än lindade ledningar som är anslutna till en elkälla. När elektromagneten växlar mellan positiv och negativ polaritet, attraheras den eller stöts bort av permanentmagneter som omger den. Detta gör att axeln snurrar snabbt i en riktning och tillåter motorn att utföra arbete baserat på den rörelsen.