Piezoelektrični aktuator je oblik mikro-upravljačkog elektro-mehaničkog sustava. Oslanja se na piezoelektrični efekt s nekim kristalima tako da, kada se na kristal primijeni električno polje, stvara mehaničko naprezanje u njegovoj strukturnoj rešetki koje se može prevesti u kretanje na mikrometarskoj ili nanometarskoj skali. Vrste pokretača mogu varirati od teških industrijskih sustava koji se pokreću pneumatskom ili hidrauličnom silom do malih piezoelektričnih aktuatora, koji imaju vrlo ograničen, ali precizno kontroliran raspon kretanja. Tipični piezoelektrični aktuator će generirati uzdužno pomicanje kada se električna sila primjenjuje na jedinicu osovine ili druge mehaničke veze s rasponom pomaka od oko 4 do 17 mikrona (0.0002 do 0.0007 inča). Ovaj tip aktuatorskog sustava često je ugrađen u mjerač naprezanja također poznat kao ekstenzometar, koji se koristi za mjerenje vrlo finih razina kontrakcije i širenja u materijalima i površinama.
Postoje tri općenite vrste dizajna piezoelektričnih aktuatora ili shema kretanja koje određuju jedinstveni raspon dijelova piezoelektričnog aktuatora koji čine mehaničko kretanje uređaja. To su cilindrični, bimorfni i unimorfni ili višeslojni aktuatori, a svaki također ima oznaku načina rada koja ovisi o vrsti piezoelektričnog koeficijenta za inducirano mehaničko naprezanje. Višeslojni 33-modni aktuator dizajniran je za stvaranje kretanja duž putanje primijenjenog električnog polja, dok cilindrični 31-modni aktuator pokazuje kretanje okomito na električnu silu. Aktuator s 15 modova koristi posmično naprezanje u kristalu za dijagonalnu silu, ali oni nisu tako česti kao druge vrste piezoelektričnih aktuatora, budući da je posmično naprezanje složenija kristalna reakcija koju je teško kontrolirati i za koju se proizvodi sustavi.
Svrha za koju se koristi piezoelektrični aktuator obično se temelji na činjenici da može imati mehanički odgovor na električnu silu u vremenskom okviru od djelića sekunde, kao i da ne stvara značajne elektromagnetske smetnje u svom radu. To uključuje uobičajenu upotrebu komponenti u podesivim laserima i raznim senzorima prilagodljive optike, kao i kontrolu ventila na mikrorazini gdje je brzina protoka goriva kritična za količinu stvorenog potiska, kao što je u sustavima za ubrizgavanje goriva i kontrolama avionike. Piezoelektrični aktuator također ima mnoge primjene u području medicine gdje je ugrađen u mikro-pumpe za postupke kao što su dijaliza i automatizirani dozatori lijekova ili dozatori kapljica. Istraživačke arene također ovise o piezoelektričnom aktuatoru, kao što je ona bitna komponenta mikroskopa atomske sile (AFM) u području nanotehnologije.
Ostala napredna područja istraživanja koja koriste piezoelektrični aktuator uključuju preciznu obradu, astronomske kontrole za teleskope, biotehnološka istraživanja, kao i poluvodičko inženjerstvo i proizvodnju integriranih krugova. Neka od ovih polja zahtijevaju piezoelektrični aktuator koji može kontrolirati raspon kretanja do razine od 2 mikrona (0.0001 inča) u vremenskom razdoblju kraćem od 0.001 sekunde. Piezoelektrični aktuator je optimalan uređaj i za takve primjene jer ima nekoliko jedinstvenih karakteristika uključujući vrlo nisku potrošnju energije, ne stvara magnetska polja i može raditi na kriogenim temperaturama. Vjerojatno najveća korisna značajka uređaja je, međutim, to što je to poluprovodnički uređaj koji ne zahtijeva zupčanike ili ležajeve, tako da se može više puta koristiti do milijarde puta bez pokazivanja dokaza degradacije performansi.