Autotransformaator on elektritrafo, mis sisaldab ainult üksikut mähist, mitte eraldatud primaar- ja sekundaarmähiseid. Üksikmähis võimaldab siiski täita sama funktsiooni nagu tavaline trafo. Autotransformaatorites toimib mähise kumbki teine pool primaar- või sekundaarküljena, olenevalt sellest, kumb pooli pool on koormuse ja toiteallikaga ühendatud. Kahe vastaskülje vahel on mähisega vähemalt kolm ühendust, mis saavad autotransformaatori tekitatud pinget, et trafo töötaks nii, nagu see ette nähtud.
Trafo põhiülesanne on teisendada vooluringile suunatud pingehulka, ühendades toiteallika ühenduse koormuse teatud punktis trafo mähises. Kuna mähise või keerdude hulk trafo poolis määrab kogu mähise mis tahes punktis vabaneva pinge suuruse, saab ühenduste väljundpinget enne ühendamist jälgida. Näiteks kui autotrafosse sisenev pinge on 100 V, siis pooltee või trafo pooli keskpunkt võimaldab väljundpinget 50 V. Autotransformaatori väljundpinge sõltub otseselt sellest, millises punktis toimub trafo mähises ühendus ahelaga.
See aga ei tähenda, et kõigil autotransformaatoritel on samad võimalused kui tavalisel trafol. Autotransformaatoritega kaasnevad piirangud, mis ei piira tavalisi trafosid. Näiteks isolatsioon, mida tavaline trafo oma üksikute mähiste vahel tagab, pole autotransformaatorite kasutamisel saadaval. Selle tulemusena on võimalik mähise isolatsiooni rike, mis tekitab kogu mähises ühtse pinge, muutes sisendpinge kogu mähise väljundpingega samaks.
Kui autotrafo sees olev mähis on suhtega, mis võimaldab mähise lõpus väljundpinget, võib mähise otsas olev koguväljundpinge anda väljundpinge, mis on suurem kui autotransformaatoritele antud sisendpinge. See on oluline muutuja, mida tuleb arvestada mitme vooluahela toiteallika loomisel autotransformaatorite abil. Ahela ühendamine mähise otsaga, mis ei talu mähise otsas olevat pinget, võib ahelat kahjustada.