ניתן לחלק את עקרון העבודה של הלוח החכם לשלבים הבאים:
רכישת נתוני חיישן: הלוח החכם אוסף נתונים כגון מצב ההפעלה, הטמפרטורה, הלחות והלחץ של המכונה או הציוד באמצעות החיישנים המובנים שלו, ומשיג מידע הפעלה בזמן אמת.
עיבוד וחישוב נתונים: יחידת הלוגיקה האריתמטית (ALU) של הלוח החכם מעבדת ומחשבת את הנתונים הנאספים על ידי החיישנים באמצעות אלגוריתמים פנימיים ומעבד. לדוגמה, כאשר הטמפרטורה מגיעה לערך מסוים, ה-ALU מחשב את אות הבקרה המתאים ושולח פקודה למכשיר להתאמת הטמפרטורה.
בקרה ומשוב פנימי: בהתבסס על תוצאות עיבוד וחישוב נתונים, הלוח החכם שולח אותות בקרה שונים בהתאם להיגיון הפנימי של התוכנית, תוך מימוש שליטה חכמה ומשוב של המכונה או הציוד.
תקשורת ובקרה חיצוניים: הלוח החכם יכול לתקשר ולשלוט בבקרים או התקנים חיצוניים באמצעות מעגלי ממשק כגון יציאות טוריות ויציאות מקבילות, מה שמאפשר תרחישי יישומים מורכבים יותר.
