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机器人的种类有很多，不同机器人的功能也各不相同。关于机器人如何分类，同机器人的定义一样，国际上至今没有统一的标准。有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分，有的按照出现的时间年代划分。在学术上对机器人的分类有很多种，这里介绍几种较为常见的划分方式。
机器人技术经过从古代到现代的长时间发展，机器人已经在许多的应用领域中取得了巨大的成功，目前几乎所有高精尖的技术领域都少不了它们的身影。在这期间，机器人的成长也经历了以下四个阶段。
第一代机器人只能根据事先编好的程序工作。为机器人指定某项作业，首先由操作者将完成该作业所需要的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业顺序和作业时间等），通过直接或间接手段，对机器人进行“示教”。“示教”的过程是，人手把着机械手，把应当完成的任务做一遍，或者人用“示教控制盒”发出指令，让机器人的机械手臂运动，一步步完成它应当完成的各个动作。机器人上的传感器把机器人所得的信息传送给机器人的记忆装置。记忆装置可以把机器人各部分运动顺序、位置、速度等记录并存储起来。这一过程也称编程过程。机器人将这些知识记忆下来后，即可以此为根据“再现”指令，在一定精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。它的动作完全再现了人教给它的动作，并且可以自动地、不断地、反复地进行工作。它好像只有干活的手，不懂得如何处理外界的信息。
与第一代机器人相比，第二代机器人具备了感觉能力，这里的“感觉”通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）功能，即由传感器得到触觉、力觉和视觉等信息，计算机处理后，控制机器人的操作机完成相应的适当操作。这使它们可以根据外界的不同信息做出相应的反馈。
第三代机器人相比第二代机器人不仅具有感知功能，而且还有一定的决策及规划能力。它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动的能力。
第四代机器人具有高级生命的形态和特征，可以在未知的非结构环境下灵巧和高效地完成各种复杂的任务。
在部分书籍中，也有把第三代机器人和第四代机器人统划在一起。
按照机器人的工作环境不同，一般可以把机器人分为工业机器人、农业机器人、军事机器人、服务机器人几大类。
这种分类方式严格来说并不科学，因为现在的机器人日趋多功能化，一个机器人一般都有多种功能，甚至能在不同环境下工作。例如，军事领域的微型无人飞行机器人，随着成本的降低，也开始进入日常生活的娱乐中。
虽然这种分类方式不是很科学，但较为贴近生活，容易被普通人快速接受。
按照控制方式可把机器人分为非伺服控制机器人和伺服控制机器人。
非伺服控制机器人按照预先编好的程序工作，使用定序器、插销板、终端限位开关、制动器来控制机器人的运动，其工作能力有限。
在工作的时候，插销板用来预先规定机器人的工作顺序（通常是不可调的），定序器按照预定的正确顺序接通驱动装置的能源，驱动装置接通能源后，就带动机器人运动。当它们移动到由终端限位开关所规定的位置时，限位开关就切断驱动能源，工作停止。
伺服控制机器人带有反馈传感器，具有较为复杂的控制器、计算机和机械结构，有更强的工作能力。通过反馈传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信号比较后，得到信号误差，经过放大后用以激发机器人的驱动装置，从而带动机器人运动。