System Physical AI zbiera dane z sensorów o otoczeniu, buduje jego reprezentację, planuje działanie (np. trajektorię ruchu) i realizuje je poprzez aktuatory, a następnie koryguje działanie na podstawie sprzężenia zwrotnego. Rdzeń stanowią modele AI (percepcja, modele świata, polityki sterowania) osadzone w fizycznej platformie z pętlą sterowania.
Klasyczna AI operuje głównie na danych i w domenie cyfrowej; Physical AI odpowiada na wyzwanie działania w nieprzewidywalnym, ciągłym świecie fizycznym, gdzie percepcja, planowanie i wykonanie muszą być powiązane w pętli czasu rzeczywistego.