Además de las aplicaciones de manejo de piezas, existe una gran variedad de aplicaciones en las cuales los robots realizan trabajos directamente sobre piezas. Este trabajo generalmente necesita que el efector final del robot sea una herramienta en lugar de una pinza. Por tanto el uso de una herramienta para efectuar el trabajo es una característica distinta de este grupo de aplicaciones. El tipo de herramienta depende de la operación de procesamiento que se realiza.
Dentro de esta gama de aplicaciones destacan la soldadura por puntos, la soldadura por arco continua, la aplicación de materiales, aplicación de adhesivos y sellantes, desbarbado y corte.