Le roboticien conçoit des prototypes d'appareils (robots) faisant appel à des technologies de pointe en mécanique, électrotechnique, électronique, automatique, informatique, vision numérique... Ces robots, utilisés dans l'industrie, les hôpitaux, l'armée, la construction automobile... exécutent des tâches rapides et répétitives (robots manipulateurs, bras articulés nommés cobots). Certains roboticiens travaillent sur des prototypes d'exosquelettes, pour soulager des professionnels portant des charges, des soldats au combat ou des personnes en situation de handicap. D'autres développent des RMA (robots mobiles autonomes) pour l'armée (dans le cadre d'opérations de déminage, par exemple) ou des entreprises de la logistique (pour gérer des palettes de produits à stocker, par exemple). Enfin, d'autres encore créent des robots médicaux pour la microchirurgie.
À partir du cahier des charges du produit à réaliser, le roboticien définit l'architecture et la programmation de l'appareil et détermine les opérations à réaliser. À lui de trouver les solutions technologiques qui permettront au robot de fonctionner. Conception globale de l'architecture au pilotage du moteur, maquette sur table, intégration des logiciels... le roboticien avance par étape dans son travail. Après la conception et la réalisation du prototype, il effectue une série de tests pour valider le produit et participe parfois à son développement en pré-série.