機械手主要由四大部分組成。執行機構包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構；驅動系統；控制系統；位置檢測裝置。
手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數越多、自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。 機械手的種類，按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手；按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種等。
機械手的工作原理：機械手主要由執行機構、驅動系統、控制系統以及位置檢測裝置等所組成。在PLC程序控制的條件下，采用液壓傳動方式，來實現執行機構的相應部位發生規定要求的，有順序，有運動軌跡，有一定速度和時間的動作。同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令，必要時可對機械手的動作進行監視，當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。位置檢測裝置隨時將執行機構的實際位置反饋給控制系統，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統進行調整，從而使執行機構以一定的精度達到設定位置。
機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。例如，機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上的使用較為普遍；在裝配作業中應用廣泛，在電子行業中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業中它可以用來組裝零部件；它可以在勞動條件差，單調重復易疲勞的工作環境工作，以代替人的勞動；它可以在危險的場合下工作，如軍用品的裝卸、危險品及有害物質的搬運等；還可用于宇宙及海洋的開發及軍事工程和生物醫學方面的研究和實驗等。