Robottihitsausprosessi voi poistaa kaiken ihmisen osallistumisen sekä erilaisten materiaalien käsittelyyn että hitsaukseen. Se sisältää tyypillisesti ohjelmoitavia robotteja, jotka pystyvät suorittamaan nämä toiminnot ilman ihmisen puuttumista ja rajoitetulla valvonnalla. Suuri osa kaikista teollisiin sovelluksiin käytettävistä roboteista on mukana hitsauksessa. Yleisesti robotteja käyttäviin menetelmiin kuuluvat valokaaren hitsaus ja pistehitsaus. Yksi ala, joka käyttää laajasti robotteja hitsaustarkoituksiin, on autoteollisuus, joka alkoi käyttää niitä yhä enemmän 1980 -luvulta lähtien.
Jotkut ensimmäiset robotit alkoivat näkyä erilaisissa teollisissa sovelluksissa 1960 -luvulla, vaikka ne eivät nähneet laajaa käyttöä vasta 1980 -luvulla. Tuolloin autoteollisuus alkoi käyttää niitä pistehitsaukseen. Tämän tyyppinen hitsaus autojen kokoonpanolinjalla voi olla toistuvaa, työlästä ja sopi hyvin automaatioon. Osat siirretään robotteihin automaattisesti ja robotit toimivat esiasetetun ohjelmoinnin perusteella, joten ihmisen vuorovaikutusta ei tarvita juuri lainkaan.
Robottihitsausta käytetään useilla eri teollisuudenaloilla ja muutamia erilaisia robottijärjestelmiä. Jokainen robotti koostuu tyypillisesti komentoyksiköstä, joka sisältää ohjelmointi- ja käsittelyominaisuudet, sekä mekaanisesta yksiköstä, jota voidaan käyttää materiaalien ja hitsauslaitteiden käsittelyyn. Eri tyyppiset robotit luokitellaan yleensä sen mukaan, miten niiden manipulaattorikomponentti toimii. Karteesisen robotin manipulaattorikomponenteissa on tyypillisesti kolme liikeakselia, joista jokainen liikkuu lineaarisesti suorassa kulmassa muihin nähden. Muut robotit voivat käyttää erityisiä nivelvarsia, jotka voivat tarjota paremman liikealueen.
Allekirjoituksen kuvantamisprosessi on tekniikka, jota voidaan käyttää robottihitsauksessa tehokkuuden ja hitsauksen laadun parantamiseksi. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää robottihitsauksessa tehdyn työn laadun tutkimiseen niin, että sitä voidaan säätää. Käyttämällä erilaisia käsittelymenetelmiä viat ja muut ongelmat voidaan tunnistaa ja korjata välittömästi.
Jotkin prosessit käyttävät robottihitsaajia, mutta vaativat henkilön valmistamaan materiaalit jossain määrin. Vaikka robotti hitsaa näissä olosuhteissa, termi robottihitsaus viittaa tyypillisesti vain prosesseihin, jotka ovat täysin automatisoituja alusta loppuun. Yksi esimerkki robottiavusteisesta hitsauksesta on kaasu-metallikaarihitsaus. Tämä prosessi on usein automatisoitu jossain määrin, vaikka ihminen yleensä valmistelee materiaalit ja käyttää konetta jollakin tavalla.