Cơ chế tự cân bằng của Segway dựa trên hoạt động của hệ thống máy tính, hai sensor độ nghiêng và năm con quay hồi chuyển đặt trong xe. Dựa trên các số liệu của sensor (lấy chuẩn cân bằng từ con quay hồi chuyển), máy tính sẽ tính toán để truyền lệnh cho các động cơ phụ di chuyển bánh xe về phía trước hoặc phía sau để tái lập cân bằng cho xe. Với các mẫu Segway PT mới, quá trình này lặp đi lặp lại khoảng 100 lần một giây, đủ để cân bằng xe cho dù người lái ở trạng thái nào[10]. Khi xe đạt tới vận tốc tối đa, các phần mềm trong Segway sẽ tự động điều khiển xe hơi nghiêng về sau giúp xe di chuyển chậm lại, cơ chế này giúp hạn chế khả năng người điều khiển tiếp tục nghiêng về trước (tăng tốc) ngay cả khi Segway đã ở vận tốc tối đa. Các Segway cũng sẽ tự động giảm tốc và dừng lại khi gặp chướng ngại vật.

Về tính an toàn, Segway có tốc độ tối đa 20 km/giờ và không bao giờ chạy quá 20 km/h, kể cả khi xuống dốc. Tất cả những thiết bị an toàn (ắc quy, động cơ vận hành, máy tính computer) đều được gắn 2 lần vào xe. Trong trường hợp một bộ phận bị hư hỏng bất ngờ, Segway vẫn có thể ổn định và ngừng một cách an toàn.

Những năng lượng có thể tạo ra được khi thắng hoặc trượt dốc đều được nạp lại vào bình ắc quy.