Όσο κι αν φαίνεται παράδοξο, ο τρόπος που το Segway μένει όρθιο είναι απλούστατος και μπορεί να παραλληλιστεί με τη λειτουργία του ανθρώπινου σώματος. Όταν, για παράδειγμα, γείρουμε το σώμα μας μπροστά, δεν πρόκειται να πέσουμε, καθώς το υγρό που βρίσκεται στο εσωτερικό των αυτιών μας, και το οποίο είναι υπεύθυνο για την ισορροπία μας, θα ειδοποιήσει τον εγκέφαλο για την αλλαγή και αυτός με τη σειρά του θα κινήσει το πόδι μας μπροστά, ώστε να μην χάσουμε την ισορροπία μας. Κάπως έτσι λειτουργεί και το Segway, μόνο που αντί για μύες διαθέτει κινητήρα, αντί για υγρό αισθητήρες και αντί για εγκέφαλο μικροεπεξεργαστές. Με τον τρόπο αυτό, οι αισθητήρες γνωρίζουν πότε ο οδηγός γέρνει αλλά και προς ποια κατεύθυνση και οι μικροεπεξεργαστές στέλνουν τις ανάλογες εντολές για κίνηση. Οι αισθητήρες αυτοί, τέλος, εκμεταλλεύονται τις γυροσκοπικές δυνάμεις, γνωστές από τη Φυσική. Με λίγα λόγια, πρόκειται για έναν τροχό, ο οποίος περιστρέφεται από έναν άξονα και έχει τη δυνατότητα να προσαρμόζεται στις δυνάμεις που εφαρμόζονται πάνω του, με αποτέλεσμα να ισορροπεί συνεχώς. Κλασικά παραδείγματα αυτού του φαινομένου είναι τα γνωστά μας φρίζμπι αλλά και τα γιο-γιο. Με τον τρόπο αυτό, το πλαίσιο του Segway κινείται ελεύθερα, ανεξάρτητα με την κλίση του γυροσκοπικού τροχού, ενώ οι τροχοί κινούνται προς τα εμπρός, όταν υπάρχει εμπρόσθια κλίση και ελαττώνουν ταχύτητα όταν η κλίση είναι οπίσθια.