Η λειτουργία του μετασχηματιστή στηρίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, σύμφωνα με το οποίο, όταν η μαγνητική ροή που περνά από ένα κύκλωμα μεταβάλλεται, τό[GLi]τε στο κύκλωμα δημιουργείται μια τάση εξ επαγωγής, η οποία είναι ανάλογη με το ρυθμό της μεταβολής.
Από άποψη κατασκευής, ο μετασχηματιστής αποτελείται από ένα σιδερένιο πυρήνα, ο οποίος δημιουργείται από τη συνένωση πολλών ίδιων λεπτών σιδερένιων ελασμάτων και από δύο πηνία.
Το ένα πηνίο, που λέγεται πρωτεύον, αποτελείται από λίγες σπείρες χάλκινου μονωμένου σύρματος μεγάλης διαμέ[GLi]τρου και είναι τυλιγμένο στο ένα σκέλος του πυρήνα. Το άλλο πηνίο λέγεται δευτερεύον, αποτελείται από πολλές σπείρες λεπτού χάλκινου σύρματος και είναι τυλιγμένο στο άλλο σκέλος του πυρήνα.
Αν από το πρωτεύον πηνίο περάσει εναλλασσόμενο ρεύμα με μεγάλη ένταση Ι1 και μικρή τάση V1, τότε μέσα στο μεταλλικό πυρήνα δημιουργείται ένα χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο και είναι υπεύθυνο για την ανάπτυξη της επαγωγικής τάσης V2στο δευτερεύον. Η εξίσωση του μετασχηματιστή είναι V1 · Ι1 = V2 · Ι2, ενώ ο συντελεστής μετατροπής ή λόγος μετασχηματισμού δίνεται από τη σχέση , όπου n2, ο αριθμός των σπειρών του δευτερεύοντος και n1 ο αριθμός των σπειρών του πρωτεύοντος. Η τελευταία σχέση σημαίνει ότι, αν το δευτερεύον έχει διπλάσιες σπείρες, θα δίνει διπλάσια τάση από το πρωτεύον, ενώ αν έχει τις μισές, θα δίνει το μισό της τάσης του πρωτεύοντος.
Ανάλογα με τον τρόπο περιτυλίγματος και τη θέ[GLi]ση του δευτερεύοντος, διακρίνουμε τους μετασχηματιστές σε μετασχηματιστή πυρήνα, μετασχηματιστή μανδύα και αυτομετασχηματιστές.
Αν θεωρήσουμε την ιδανική περίπτωση μετασχηματιστή χωρίς απώλειες λόγω διαφυγής μαγνητικής ροής και ρευμάτων Φουκό, η ισχύς που αποδίδεται από το δευτερεύον είναι ίση με την ισχύ που προσφέρεται στο πρωτεύον. Στην πράξη, όμως, υπάρχουν απώλειες ενέργειας και η απόδοση των καλής ποιότητας μετασχηματιστών φτάνει το 99%.
Οι μετασχηματιστές είναι απαραίτητοι στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος για την κατάλληλη ανύψωση (στον τόπο παραγωγής) και τον υποβιβασμό της τάσης (στον τόπο κατανάλωσης), ώστε να μειωθούν οι απώλειες. Μετασχηματιστές επίσης χρησιμοποιούνται στους πολλαπλασιαστές των αυτοκινήτων, στους επαγωγικούς κλιβάνους, στις ηλεκτροσυγκολλήσεις κ.α.
