Tàu vũ trụ robot/phi thuyền robot là một phi thuyền không người lái, thường dưới sự kiểm soát từ xa. Một phi thuyền robot được thiết kế để thực hiện các phép đo nghiên cứu khoa học thường được gọi là tàu thăm dò không gian. Nhiều nhiệm vụ không gian phù hợp hơn với hoạt động telerobotic hơn là có người lái, do chi phí thấp hơn và các yếu tố rủi ro thấp hơn. Ngoài ra, một số điểm đến hành tinh như sao Kim hoặc vùng lân cận của sao Mộc là quá khắc nghiệt đối với sự sống còn của con người, với công nghệ hiện tại. Các hành tinh bên ngoài như Sao Thổ, Sao Thiên Vương, và Sao Hải Vương quá xa để tiếp cận với công nghệ vũ trụ có người lái hiện tại, do đó các tàu vũ trụ viễn thám là cách duy nhất để khám phá chúng.Nhiều vệ tinh nhân tạo là các phi thuyền robot, cũng như nhiều tàu khu trục và tàu lượn.