Robots en los que los ejes de las tres articulaciones prismáticas forman ángulos rectos unos respecto de los otros en la dirección de las coordenadas cartesianas. Ciertas aplicaciones, como el mecanizado de piezas con tolerancias muy estrictas, requieren un soporte total del eje base, normalmente el eje X. Los movimientos del robot cartesiano se mantienen dentro de los límites de la estructura, pero ésta puede montarse horizontal o verticalmente, o incluso por encima de la cabeza en ciertas configuraciones de pórtico.
