現代工業機器人一般由機械系統、控制系統、驅動系統智慧系統四人部分組成。
機械系統是工業機器人的執行機構（即操作機），一般由於部、腕部、臂部、腰部和基座組成。手部又稱為末端執行器，是工業機器人對目標直接進行操作的部分，如各種夾持器，有人也把焊接機器人的焊槍和噴漆機器人的油漆噴頭等劃歸機器人的手部；腕部足臂和手的連接部分，主要功能是改變手的姿態；臂部用以連接腰部和腕部；腰部是連接臂和基座的部件，通常可以同轉。臂和腰的共同作用使得機器人的腕部可以作空間運動。基座是整個機器人的支撐部分，有固定式和移動式兩種。
控制系統實現塒操作機的控制，一般由控制電腦和伺服控制器組成。前者發出指令協調各關節驅動器之間的運動，後者控制各關節驅動器，使各個杆件按一定的速度、加速度和位置要求進行運動。
驅動系統包括驅動器和傳動機構，常和執行機構聯成一體，驅動臂杆完成指定的運動。常用的驅動器有電動機、液壓和氣動裝置等，目前使用最多的是交流伺服電動機。傳動機構常用的有諧渡減速器、RV減速器、絲杠、鏈、帶以及片他各種齒輪輪系。
智慧系統是機器人的感受系統，由感知和決策兩部分組成。前者主要靠硬體（如各類感測器）實現，後者則主要靠軟體（如專家系統）實現。智慧系統是目前機器人學中不夠完善但發展很快的子系統，和其他機器設計相比，工業機器人在結構上有很多獨特之處，主要可以歸納為以下幾點：
1)工業機器人操作機可以簡化成各連杆首尾相接，末端開放的一個開式連杆系（也可能存在部分閉鏈結構），連杆末端一般無法加以支撐，因而操作機的結構剛度差。
2)在組成操作機的開式連杆系中，每根連杆都其有獨立的驅動器，因而屬於主動連杆系。不同連杆之間的運動沒有依從關係，操作機的運動更為靈話，但控制起來也更複雜。
3)連杆驅動轉矩在運動過程中的變化規律比較複雜，連杆的驅動屬於伺服控制型，對機械傳動系統的剛度、間隙和運動精度都有較高的要求。
4)連杆的受力狀態、剛度條件和動態性能都隨位元姿的改變而變化，因此容易發生振動或其它不穩定現象。