当国际空间站上的航天员忙碌于各种太空任务时，越来越多的机器人正参与到他们的日常工作中。这些机器人正变得越来越智能，人们希望在未来的太空任务中让它们承担更多的工作。
第一台登上国际空间站的机器人是被称为“机器人勤杂工”的Dextre, 它于2008年开始服役，至今仍在运行。Dextre的研发初衷是帮助航天员维修老化的“哈勃”太空望远镜，同时帮助执行太空行走的航天员完成任务，并代替航天员执行一些危险的舱外任务。Dextre是由加拿大航天局研制和制造的，耗资2.09亿美元。
2011年3月, 全球首个拟人机器人Robonaut-2（简称R2）登上国际空间站，成为国际空间站的长住居民。R2的首要任务是进行实验。如果测试顺利，未来的R2可能进入通讯卫星和气象卫星，甚至参与小行星任务，开启次世代的太空探索。
在国际空间站内，有3个色彩艳丽、外形酷似排球的机器人在飘浮，进行着各种实验。这3个机器人的正式名字为“Spheres卫星”，它是“同步位置保持、连通与再定向试验卫星”的缩写。美国国家航空航天局对“球面机器人”寄予了厚望，虽然现在它们还只能呆在空间站内，但是未来很可能会承担更重要的任务。
2013年8月4日，一个名叫Kirobo的智能小机器人，乘坐日本的无人货运飞船“鹤”4号机升空，前往国际空间站，成为世界上首个能够在太空说话的机器人。Kirobo负责向航天员提供各种操作说明，并传递球形小机器人Int-Ball来自地面控制室的最新信息，陪航天员说话，为航天员们解闷。
2017年6月，两个被称为“Int-Ball”的小型球形机器人进驻到国际空间站的日本“希望”号实验舱内。球形小机器人的主要任务就是帮航天员拍照，将航天员从拍照的“海洋”中解脱出来，把更多的时间和精力用于太空实验和设备修复。