液压伺服机构系利用高压油源为动力之伺服机构（参见servomechanism），其基本形式示意如下图所示。高压油源 Ps透过被控之液压阀，导入 Q1之流量至液压缸，其压力为 P1，推动液压缸往 P2方向前进，另一方向之油以 Q2之流量流出液压阀之另一阀门并排出 Pe。移动输入杆 u，即可令液压阀产生一 Xv之位移，此时高压油源之油通过液压阀流入液压缸，液压缸之运动迫使连杆产生一反向之位移 y，并带动液压阀往反向移动而达平衡位置，即伺服控制所希望之位置。液压伺服机构有如上述由液压伺服阀及液压缸所构成者，亦有由液压伺服阀及液压马达所构成者；前者为直线运动之伺服控制机构；而后者则为旋转运动之伺服控制机构。此外，液压伺服机构有数项优点，诸如容易准确地控制位置与速度；有良好的刚性；没有背隙；对于速度及方向之改变反应迅速；磨耗率很低等。此等优点是此机构被广泛应用于工具机之主要原因。