Kuigi tehisintellekt ja robootika ei ole olemuslikult seotud, kasutatakse neid sageli koos, et luua arvuteid ja masinaid, mis meenutaksid rohkem inimesi ja teisi loomi. Robotid on loomupäraselt nii intelligentsed kui nende liigutamiseks kasutatud programm ja seega saab tehisintellekti (AI) kasutada “targemate” robotite loomiseks. Seda seost on juba kasutatud mänguasjade (nt robot-lemmikloomade) valmistamisel, aga ka robotite demonstreerimisel, mis püüavad jäljendada inimese mõtteid ja reaktsioone. On ka teisi rakendusi, mis püüavad ühendada need kaks distsipliini, näiteks küberneetika.
Tehisintellekt ja robootika on kaks arvutiteaduse ja -tehnoloogia valdkonda, mis on tavaliselt seotud, eriti ulmekirjanike ja spekulatiivsete tehnoloogide meelest. Need on aga kõik eraldi valdkonnad. AI on arvutiteaduse valdkond, kus tarkvaraprogrammid on loodud selleks, et jäljendada viisi, kuidas inimaju tajub ümbritsevat maailma ning loob maailmale mõtteid ja vastuseid. Robootika on seevastu inseneriteaduse valdkond, kus konstrueeritakse masinad, mis võivad liikuda mitmel erineval viisil. Kui need kaks ühendada, on sageli eesmärk luua robot, mis suudab intelligentselt liikuda ja “mõtleda”.
Mõned kõige levinumad tehisintellekti ja robootika kombinatsioonid on robotite väljatöötamine, mis liiguvad ja käituvad nagu inimesed või loomad. Juba on müügile lastud mitmeid mänguasju ja tooteid, mis reageerivad oma keskkonnale loomadega sarnasel viisil ja liiguvad robotsüsteemide abil. Samuti on välja töötatud ja mitmes erinevas keskkonnas demonstreeritud katseroboteid, mis liiguvad masina jaoks üllatavalt keerukalt. Need kombinatsioonid on loonud kõike alates robotitest, mis saavad trepist üles ja alla kõndida ja lauatennist mängida, kuni robotnägudeni, mis näitavad inimestega suhtlemisel põhinevaid “emotsionaalseid” reaktsioone.
Tehisintellekti ja robootikat saab ühendada ka teistes uurimisvaldkondades, näiteks küberneetikas. Küberneetiline arendus on suunatud tehisintellekti ja robootika orgaanilisemale kombineerimisele, et luua roboteid või nende osi, mis liidestuvad inimmõttega. Hiljutised arengud selles valdkonnas hõlmavad täiustatud proteese, mis võivad asendada kaotatud jäsemeid ja võimaldada liikumist tehisintellektiprogrammide kasutamise ja proteesi kandva inimese tegevuse kaudu. Mõned futuristid näevad ette maailma, kus küberneetika võimaldab tehisintellektil ja robootikal nii täielikult ühendada, et inimmõtlemisest ja arvutitest saab üks uus üksus, kuigi see on muidugi spekulatiivne.