谐波齿轮减速机的工作原理：
在未装配前，柔轮及其内孔呈圆形，当波发生机装入柔轮的内孔后，由于波发生机的长度略大于柔轮的内孔直径，柔轮撑成椭圆形，迫使柔轮在椭圆的长轴方向与固定的刚轮完全啮合，在短轴方向完全分离，其余各处的齿视柔轮回转位置的不同，或者处于“啮入”状态，或者处于“啮出”状态。由于刚轮固定，波发生机逆时针转动时，柔轮作顺时针转动。当波发生机连续回转时，柔轮长轴和短轴及“啮入”、“啮出”的位置随之不断变化，柔轮齿由啮入转向啮出，又啮合转向啮出，由啮出转向脱开，如此，啮入、啮合、啮出、脱开、啮入、啮合……往复循环，迫使柔轮连续转动。
柔轮随着波发生机转动过程中，其中一个齿从与刚轮的一个齿啮合到再一次与刚轮上的这个齿相啮合时，柔轮恰好旋转一周，而此时波发生机旋转了很多圈，波发生机的旋转圈数与柔轮旋转圈数之比，即为谐波齿轮减速机的减速比，故其减速比很大。在整个运动过程中，柔轮的变形在柔轮圆周的展开图上是连续的简谐波形，因此，这一传动称之为谐波齿轮传动。
谐波齿轮减速机按其机械波数目的多少可分为：单波、双波及三波，其中常用的是双波传达。在谐波传动中，刚轮与柔轮的齿数差应等于机械波数的整数倍，通常取其等于波数。
谐波减速机是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生机组成，谐波齿轮减速机是齿轮减速机中的一种新型传动结构，它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别，在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。谐波齿轮减速机具有高精度、高承载力等优点，和普通减速机相比，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。
谐波减速机是谐波传动装置的一种，谐波传动装置包括谐波加速机和谐波减速机。谐波减速器价格在传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为波数，以 n 表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小，结构比较简单，易于获得大的传动比。
谐波减速机主要包括：刚轮、柔轮和波发生机三者，三者缺一不可。机器人关节减速器我国对机器人关节减速器的研究相比国外较晚，技术不成熟，与国外先进技术存在较大差距，形成了精密减速器不能自给自足的局面，严重依赖进口。这严重制约了我国工业机器人的发展，特别是在我国工业机器人逐渐产业化时期，工业机器人精密减速器的关键技术突破显得更加迫切。
其中，刚轮的齿数略大于柔轮的齿数。
波发生机的长度比未变形的柔轮内圆直径大：当波发生机装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮轮齿插入刚轮的轮齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态。由啮合到脱开的过程之间则处于啮出或啮入状态。
当波发生机连续转动时：迫使柔轮不断产生变形，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的错齿运动，从而实现了主动波发生机与柔轮的运动传递。
机机人减速机一般用谐波减速机与RV减速机，径差子减速机。谐波减速机工艺性差，包括日本在内改良还不断；RV减速机工艺成熟，其多曲轴等工艺难度大，径差子减速机也是RV减速机之改良型即取消曲轴，工艺优良且更成熟与优越，径差子减速机传动比可达无穷大，体积比是谐波减速机之二分一，谐波减速机柔性传动，径差子减速机刚性传动，机机人刚性传动运动到位缓冲行程更短且小RV减速机，径差子减速机扭矩大体积小适用于机机人各关节。径差子减速机传动效率与行星减速机相当小于谐波减速机与RV减速机，然不少谐波减速机传动效率低于0.8，径差子减速机啮合齿数是行星减速机五倍以上却小于谐波减速机与RV减速机，因而径差子减速机理论精度只能高于谐波减速机难以超越RV减速机。