主令控制器的工作原理主要基於凸輪和觸點系統的協同作用。
其一般由觸頭系統、操作機構、轉軸、齒輪減速機構、凸輪、外殼等幾部分組成，凸輪的形狀和數量決定了觸頭系統的動作順序和檔位。當凸輪轉動時，其不同形狀的表面會推動觸頭系統，使其按照特定的順序閉合或斷開，從而控制電路的接通或斷開。
此外，主令控制器通常與控制對象的二次電路相連，其觸頭工作電流相對較小。在某些情況下，主令控制器可以配備萬向軸承，使操縱手柄能夠在任意方位上轉動，以控制工作機械在多個方向上的運動。
在計算機系統中，主令控制器負責控制數據傳輸和指令執行，它通過接收CPU的指令和控制信號，產生相應的控制信號，通過匯流排控制數據傳輸或執行操作。