Un contrôleur de mouvement est un appareil programmable qui gère des moteurs et des variateurs électroniques connectés pour exécuter des fonctions spécifiques pour des machines d'automatisation et de commande. Les contrôleurs de mouvement peuvent aller des puces microprocesseurs très simples intégrées dans les circuits électroniques d'imprimantes 3D à des systèmes CNC multi-axes sophistiqués faisant fonctionner des centres d'usinage de précision. Les contrôleurs de mouvement, qui sont des dispositifs programmables, dépendent des informations de programmation mémorisées, le programme étant lancé par des entrées venant d'un ordinateur hôte connecté à un panneau IHM. Les exigences de codage varient d'une unité de contrôle à l'autre, les langages de programmation CEI 61131-3 étant les plus courants actuellement pour les paramètres industriels. Les langages de programmation CEI 61131-3 découlent de la programmation PLC historique et de nombreux programmeurs plus jeunes cherchent à utiliser des langages C, BASIC et Python ou d'autres langages communément associés à la programmation informatique.
Certaines des unités de contrôle actuelles, appelées par facilité contrôleurs de mouvement, sont des unités de contrôle de machine à part entière qui intègrent la commande de mouvement des variateurs et des moteurs, mais permettent aussi de manipuler d'autres appareils directement ou par le biais d'une E/S externe. Pour ces unités de contrôle, un ordinateur hôte distinct n'est peut-être pas nécessaire pour automatiser l'ensemble de la fonctionnalité d'une machine.
Le contrôleur de mouvement a pour mission d'orchestrer le déplacement des axes en fonction de programmes spécifiques résidant dans l'unité de commande. 
On pourrait comparer le contrôleur de mouvement à un chef d'orchestre. Le chef d'orchestre dirige les divers musiciens pour qu'ils interprètent la partition écrite par le compositeur, et donne le tempo tout en indiquant aux divers instruments d'intervenir lorsque la partition l'exige. Ses mouvements sur le piédestal contrôlent chaque musicien de l'orchestre pour qu'il produise les magnifiques sons voulus par le compositeur. De la même façon, un contrôleur de mouvement dirige un ensemble de variateurs, d'entrées et de sorties pour créer le mouvement écrit par le programmeur, synchronisant l'ensemble tout en indiquant à chaque axe de se déplacer de manière coordonnée. Les signaux fournis par l'unité de contrôle à chaque appareil connecté créent le mouvement de précision voulu par le programmeur.
D'après les exigences de déplacement, le contrôleur de mouvement définit des trajectoires de déplacement, indique aux variateurs de déclencher le mouvement, puis analyse les boucles d'asservissement pour apporter d'infimes corrections afin de conserver les profils de mouvement appropriés. Comme mentionné, les unités de contrôle de machine intégrales gèrent également d'autres fonctions liées au fonctionnement de la machine, comme les conditions pour un mouvement sûr, des entrées et sorties machines spécifiques et d'autres fonctions cruciales. Avec l'introduction de l'IdO et de Factory 4.0 sur de nouvelles opérations mécaniques, l'unité de contrôle peut jouer un rôle dans la communication des données de performances critiques aux systèmes informatiques hôtes. Ces données sont analysées pour les besoins de maintenance préventive et de fonctionnement de la machine.
Pour qu'il puisse servir de système de mouvement, un contrôleur de mouvement intègre plusieurs composants, dont le matériel du contrôleur de mouvement, la servocommande, le moteur pas-à-pas et les variateurs VFD, l'IHM, le matériel d'entrée/de sortie, les câbles d'alimentation, d'asservissement et de communication, les micrologiciels et les logiciels. Le contrôleur de mouvement peut être une puce ASIC, un PC industriel dédié, une carte (PCI, cPCI, PCI Express, etc.) ajoutée au bus interne d'un PC ou uneunité de contrôle autonome logée entièrement dans un seul boîtier. Les logiciels incluent l'élément de programmation de mouvement, les éléments d'automatisation et d'autres programmes d'interface.