Niektóre struktury krystaliczne dają ładunek elektryczny po naprężeniu lub skręceniu, co jest znane jako efekt piezoelektryczny. Jest to używane w wielu obwodach elektronicznych. Liniowy siłownik piezoelektryczny wykorzystuje ten efekt w odwrotnej kolejności, ponieważ prąd elektryczny powoduje ruch w krysztale. Siłowniki te są często spotykane w mikroelektronicznych lub bardzo małych silnikach i tam, gdzie potrzebne są niewielkie ruchy w linii prostej, takie jak mikroprzełączniki.
Istnieją dwa główne typy siłowników piezoelektrycznych, krokowe i ciągłe, które różnią się działaniem wynikającym z wejścia elektrycznego. Kroczący kryształ piezoelektryczny przesuwa się o mierzalną wartość przy każdej aktywacji elektrycznej. Jest to typ ruchu zwykle związany z liniowym siłownikiem piezoelektrycznym, który porusza się tam iz powrotem ruchem liniowym lub prostoliniowym.
Wiele kryształów piezoelektrycznych ma również częstotliwości rezonansowe, w których wejście elektryczne o określonym napięciu spowoduje rezonans kryształu lub wibracje z określoną prędkością. Efekty częstotliwości rezonansowej można wykorzystać w przypadku siłowników o działaniu ciągłym, w których każda wibracja powoduje niewielki ruch. Wykorzystując rezonans, małe ruchy można połączyć w ruch, który wydaje się być ciągły.
Piezoelektryczny siłownik liniowy wykorzystuje podkładkę cierną na jednej powierzchni kryształu, którą można umieścić obok pręta, koła lub innego urządzenia, które należy przesunąć. Kiedy kryształ się porusza, podkładka cierna przenosi ten ruch na urządzenie. Po zatrzymaniu wejścia elektrycznego kryształ powraca do swojego pierwotnego kształtu, a podkładka cierna odsuwa się od urządzenia aż do następnej aktywacji.
Układanie warstw lub układanie pojedynczych kryształów razem może powodować większe ruchy. Połączenia elektryczne są wykonane z każdym kryształem w stosie, a po aktywacji połączony ruch jest w przybliżeniu sumą każdego kryształu w stosie. Umieszczenie kryształów naprzeciwko siebie wzdłuż długości siłownika może powodować dłuższe ruchy liniowe. Wejście elektryczne zmienia się z kryształami po obu stronach pręta piezoelektrycznego siłownika liniowego, co powoduje, że porusza się on dalej niż pojedyncze wejście.
Ruch struktury krystalicznej zależy nie tylko od ładunku elektrycznego, ale od biegunowości lub kierunku przepływu elektronów. Odwrócenie polaryzacji elektrycznej może spowodować ruch lub deformację kryształów w przeciwnym kierunku. Efekt ten jest używany do przesuwania liniowego siłownika piezoelektrycznego w przeciwnym kierunku lub do przodu i do tyłu poprzez wielokrotną zmianę polaryzacji.