自主机器人（Autonomous robot）是可以在行动或执行任务时有高度自主性，不需人为介入控制的机器人，这在像航天飞行、居所维护（例如清洁）、废水处理，快递分拣等其他服务中格外的重要。
一些现代的工业机器人若严格限制直接相关的工作环境时，是可以自主工作的。不过虽然工业机器人周围环境不会包括所有的自由度，但实际的工作场所往往嘈杂而混乱，让机器人的运作增添了不可预测的变数。例如，在工厂中的机器人需要对工作任务要处理的下一个工件的精准位置有明确的定义，若是更先进的工厂，可能还需要知道下一个工件的种类以及要进行的工作。以机器人的观点来看，上述的资讯都有很大幅度的不确定性。
机器人学中的一个重要议题就是要让机器人能够在不同的环境中工作，例如陆地，水下，空中，地下，或太空中。
一个完全自主的机器人可以：
一个自主机器人也能够通过学习获取新的知识，例如调整新策略完成任务或者适应新的环境。
自主机器人也像其他的机器人一样，需要定期的维护。
