Der Fahrer steht zwischen zwei nebeneinander angeordneten Rädern auf einer Plattform und kann sich an einer Lenkstange festhalten. Jedes Rad wird per Einzelradantrieb von einem separaten Elektromotor angetrieben. Unterschiedliche Drehzahlen der Räder ermöglichen eine Kurvenfahrt wie bei Kettenfahrzeugen.

Das Fahrzeug ist selbstbalancierend. Ein elektronischer Regelkreis lässt den Segway automatisch in die Richtung fahren, in die sich der Fahrer lehnt. Sobald die Neigungssensoren (Halbleiter-Gyroskope) registrieren, dass sich der Fahrer nach vorne oder hinten neigt, drehen die Räder in diese Richtung. 

Die Fortbewegung wird ausschließlich durch solche Gewichtsverlagerungen gesteuert, es gibt keine Bedienelemente zum Bremsen oder Beschleunigen. 

Diese Funktionsweise entspricht dem aufrechten Gang, bei dem sich der Schwerpunkt des Körpers stets über der Auflagefläche der Füße befindet. Der Segway ist deshalb intuitiv zu bedienen.

Ein Schwenken der Lenkstange nach rechts oder links bewirkt die dementsprechende Kurvenfahrt. Sobald sich der Fahrer mit der Lenkstange zur Seite neigt, wird das von den Neigungssensoren wahrgenommen und das jeweilige Rad dreht sich langsamer und verursacht dadurch die Kurvenfahrt.

Geschwindigkeit

0–20 km/h. Im Gegensatz zu anderen Zweirädern auch bei Langsamfahrt und im Stillstand stabil. Nie über 20 km/h, auch nicht bergab: Zur Geschwindigkeitsbegrenzung fahren die Räder vor dem Fahrer, der dann von der Lenkstange zurückgedrückt wird (Speed Limiter).

Reichweite

bis 38 km (Modell i2) mit einer Ladung der Lithium-Ionen-Akkumulatoren, abhängig u. a. von Gewicht des Fahrers, Steigungen, Untergrund, Fahrweise, Temperatur, Reifendruck und Wind. Wendekreis

Das Fahrzeug kann „auf der Stelle“ gedreht werden, der Umkreis der Fahrzeugaußenkontur beträgt dabei circa 0,8 m (Modell i2)

Länge x Breite

Die Standfläche ist 63 × 63 cm (Modell i2);

Reifen

48 (19") × ca. 8,8 cm (Modell i2) auf 35 cm Thermoplast-Felgen; 53 (21") × 17,7 cm

Gewicht

47,7 kg (Modell i2); Zuladung: 45–118 kg, davon max. 4,5 kg auf der Lenkstange