美国麻省理工学院的科学家发明了一种微型机器人，只有人类卵细胞那么大，内含二维材料制成的电子线路，可以附着在胶质颗粒上。这与影视作品和大多数人想象中的以人类形象出现的机器人大相径庭。
其实，机器人的形态可谓五花八门，主要由其功能和用途决定。人形机器人最为常见。英语中的“机器人”一词，源于捷克作家卡雷尔·恰佩克1920年创作的科幻舞台剧《罗萨姆的万能机器人》，原意为“劳役”或“苦工”。这代表了人类最初对机器人的想象，希望有一种聪明的机器来代替人进行艰苦、危险或枯燥的工作。由于人类对人形机器人具有天然的亲近感，所以商场、银行、机场等场所的服务机器人，以及陪伴儿童的玩具机器人，大多是以人的形象出现。人类的最终梦想是制造出能以假乱真的人形机器人，可以像人一样说话、行动甚至思考。
拟物机器人用途广泛。在自然进化过程中，动物形成了与其生活场景相适应的外观和形态。鹰击长空、鱼翔浅底，反映出特定的功能需要特定的形态作支撑。因此，科学家利用仿生学原理，模仿动物的外观与构造，开发出适用于不同场景的自动化工具和设备。可视为机器人的无人机是鸟的形状，蛟龙号载人潜水器具有鱼类的外形，波士顿动力公司的“大狗”机器人则模仿了狗的样子，能够作为战场运输设备。
专业用途的机器人更强调功能性，外形不是主要考量的因素，样子也就千奇百怪。例如，机械臂是工业机器人最常见的形态，可以接受指令，高精度地执行分拣、焊接、金属切削、喷漆等各种复杂工作；用于货物搬运的AGV机器人是以小车的形态出现；上述麻省理工学院制造的微型机器人，可用于工业管道的检测和人体健康的诊断。
如果把人工智能看作机器人的一种，机器人还能以无形的状态存在，代替人类的脑力劳动。人工智能系统依赖功能强大的处理器、深度学习算法和海量数据，在多数情况下其功能不是在本地，而是在云端实现的。当我们使用搜索引擎或手机语音助手时，我们的指令会通过电脑、手机等终端设备，经由网络发送到云端的服务器进行处理，处理结果最后再反馈回终端。电脑、手机不被认为是机器人，真正的人工智能系统是以虚拟的、数字化形态存在的。
机器人在现实中的形态受制于技术发展水平和制造成本。例如，视觉、听觉、触觉、说话、跳跃是人类与生俱来的能力，但对机器人而言却难度很高，涉及多个学科尖端技术的集成。随着科学技术的进步，机器人的形态越来越丰富，对人、动物的模仿也会越来越逼真。但是高度仿真往往需要付出高昂成本，在许多情况下，用户更看重功能而不是形态，因此机器人研发机构和生产企业通常只开发拟人、拟物机器人，并不追求极致的逼真和颜值。
