Posicionan una pieza en un área amplia cuadrada o rectangular, y no solo en una dirección lineal. Los robots cartesianos se mueven a lo largo de tres ejes cartesianos utilizando motores y correas. Estos motores reciben órdenes de un controlador, que indica la posición exacta en la que el robot debe moverse, lo que permite al robot moverse con precisión y velocidad.
Los sistemas pick and place sirven para tomar una pieza, transportarla de una manera relativamente rápida en una distancia corta y colocarla. Generalmente como inicio de proceso desde un sistema de alimentación de piezas (bowl feeder o step feeder) a una primer estación de proceso, como final de proceso, o entre celdas de montaje/transportadores para ingresar a una celda de montaje diferente.