El esquema de un motor autoexcitación serie es como el de la figura, donde se observa que el devanado inductor está conectado en serie con el devanado del inducido, por lo que en este caso solamente hay un circuito eléctrico, la intensidad del inducido y la de excitación serie serán iguales, y de valor muy elevado, para que no ocasionen caídas de tensión elevadas en este devanado es preciso que tenga pocas espiras y además estas deben ser de hilo grueso.
Al aplicar la ley de Kirchhoff a esta malla se obtiene la ecuación eléctrica:

Imagen 27. Elaboración propia	Imagen 28. Elaboración propia

Por tanto al multiplicar estas ecuaciones por la intensidad obtenemos:

Las curvas características de velocidad y par para este tipo de motores resultan ser como las mostradas en la figura.

n=f(Ii). para Iex=cte Imagen 29. Elaboración propia	M=f(Ii). para Iex=cte Imagen 30. Elaboración propia

La curva de velocidad de estos motores es una hipérbola. En el caso del par, la curva es una parábola, ya que las intensidades de inducido y excitación son las mismas.
La característica fundamental de estos motores es que presentan un gran par de arranque, por lo que les permite arrancar estando en carga, aunque su velocidad no se mantiene constante, sino que varía mucho dependiendo de la carga que deba arrastrar, disminuye al aumentar la carga y aumenta al disminuir ésta. Esto los convierte en muy peligrosos en aquellos trabajos en que puedan quedarse sin carga, ya que corren grave riesgo de embalamiento, como es el caso de grúas,…
Por su gran par de arranque son los utilizados en tracción eléctrica, se emplean en ferrocarriles, funiculares, tranvías,...