焊接工業機器人通常由三大部分和六個子系統組成，其中三大部分是：機械本體、傳感器部分和控制部分；六個子系統是：驅動系統、機械結構系統、感知系統、機器人-環境交互系統、人機交互系統以及控制系統。

機械本體部分根據機構類型的不同可分為直角坐標型、圓柱坐標型、極坐標型、垂直關節型、水平關節型等多種形式。出于對焊接作業靈活性，高效性等要求的考慮，焊接機器人多為關節型機器人，出于對焊接作業靈活性、高效性等要求的考慮。焊接機器人多為關節型機器人，在關節處安裝作為執行器的直流（伺服）電動機，驅動機器人各關節的轉動。

焊接機器人通常采用的傳感器主要包括非接觸式的視覺傳感器與接觸式的觸覺傳感器和力傳感器。此外，用于焊接過程傳感的電弧傳感器、聲信號傳感器、光譜傳感等也受到焊接機器人研發人員的關注。

控制部分由中央處理控制單元、機器人運動路徑記憶單元、伺服控制單元等組成，控制系統由中央處理接受運動路徑的指令和傳感器信息，通過各關節坐標系之間的坐標變換關系將指令值傳送到各軸，各軸對應的伺服機構對各軸運動進行控制，是的末端執行器根據目標進行運動。