不倒翁的工作原理是使重力的作用線偏離支點，使重力對支點產生力矩，即抵抗力距。由於不倒翁傾斜的角度不斷增大，重力作用線的偏移量隨之增大，抵抗力矩也隨之增大，最終實現和外力力矩的平衡，不倒翁抵抗外力干擾、保持平衡的能力就是這樣形成的。從槓桿原理來說，不倒翁倒下時，重心的作用點一直處於端部，不管支點在哪裡，雖然底座的力臂較短，但是力矩=力*力臂，不倒翁還是會因為底座那頭力矩大而回復到原來位置。此外，不倒翁底部為圓形，摩擦力小，便於不倒翁回到原來位置。上輕下重的物體比較穩定，也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀態處於平衡時，重心和接觸點的距離最小，即重心最低。偏離平衡位置後，重心總是升高的。因此，這種狀態的平衡是穩定平衡。所以不倒翁無論如何搖擺，總是不倒的。擴充套件資料最常見的不倒翁是紙身、泥底，即用紙漿灌模或用廢紙粘糊成形，再用泥土 製成半圓形的底座，將二者粘合好之後，再在外表糊上淨紙，施以彩繪而成；也有的用木頭做底，底部中心固定上鐵塊和小石子；還有用小葫蘆挖淨內瓤，內部灌鉛做成的"葫蘆"。還有用雞蛋殼、舊乒乓球做成的小不倒翁。所有的這些不倒翁都有相同的特點：上半身為空心殼體、下半身是一個實心的半球體，底部為圓形。這些特點使它們具有了一致的基本力學結構，都能達到“不倒”的效果。利用重心這種特點，還可以做許多有趣的實驗和解釋一些現象。如可以做一個斤頭蟲，把一粒膠囊開啟，裝入一個小滾珠，即可來回翻跟頭。我們常見一個盒子只放在桌上一點，但卻不掉下去，這是因為盒子靠桌子的一頭，是"重心"所在，所以盒子懸空，但不掉下來。

這樣想，你把一個饅頭平著放在桌子上，會倒麼？

肯定不會。

然後你把它的上面放一個很輕的紙殼做模型。因為紙殼足夠輕，所以整個系統仍然可以保持原來的狀態。

不倒翁本來就不會倒，它上面的部分的密度都很低，他的重心很低。