Работа киберфизической системы основана на замкнутом цикле: получение данных — обработка — управляющее воздействие. Специальные датчики регистрируют физические величины, например, температуру, давление или положение, и преобразуют их в цифровой формат. Затем эта информация передается на централизованные или децентрализованные вычислительные устройства по беспроводным или проводным сетям.
Полученные сведения обрабатываются и анализируются, после чего автоматически вносятся изменения в физические процессы с помощью исполнительных механизмов.
Иногда киберфизические системы сравнивают с Интернетом вещей. Но если CPS нацелены на глубокую интеграцию вычислений с физическими процессами для дальнейшего управления в режиме реального времени и способны автономно реагировать на собранные данные, то Интернет вещей в большей степени сосредоточен на объединении устройств для обмена информацией.
Эти технологии часто могут пересекаться. Например, промышленный робот является киберфизической системой, но в то же время если он подключен к сети для удаленного мониторинга производительности, то также становится и частью Интернета вещей.
CPS применяются в самых разных сферах. В промышленности — для создания автономного оборудования на производстве; в транспортной сфере — для запуска беспилотных автомобилей или в интеллектуальных системах управления движением; в медицине — для развития высокоточной роботизированной хирургии. Киберфизические системы встречаются в бытовом обслуживании. Например, в сложных системах умного дома, которые управляют отоплением, вентиляцией и безопасностью, подстраиваясь под обстановку.