Teleoperacja to działanie robota z odległej lokalizacji. Jest używany w eksploracji kosmosu, przemyśle naftowym i gazowym, wojsku i medycynie. Roboty są zazwyczaj wdrażane i kontrolowane za pomocą teleoperacji, ponieważ wysyłanie ludzi byłoby zbyt drogie lub zbyt niebezpieczne. Ogólnie rzecz biorąc, jeden operator kontroluje robota i odczuwa pewien stopień zanurzenia w odległym środowisku. Elementy sterujące używane przez operatora są często wystarczająco intuicyjne, aby umożliwić szybką i płynną manipulację robotem.
Aby umożliwić teleoperację, należy stworzyć poczucie teleobecności. Można to osiągnąć za pomocą czujników do zbierania danych w środowisku zdalnym. Na przykład w podwodnym robocie czujnik sonaru może być użyty do określenia pionowej odległości od dna morskiego. Technologia sonaru odbija falę dźwiękową od dna oceanu, rejestrując czas potrzebny na pokonanie fali w obie strony. Wszystkie dane z czujników mogą być następnie ponownie połączone, aby teleoperator, czyli człowiek-kontroler, mógł doświadczać w wirtualnej rzeczywistości. Gdy teleoperator ma dobre „wyczucie” odległego środowiska, może skutecznie sterować robotem.
Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej astronauci w skafandrach kosmicznych byli wykorzystywani do montażu stacji i przeprowadzania konserwacji. Przygotowanie do aktywności poza pojazdem lub spacer w kosmosie jest jednak kosztowną procedurą, która zajmuje wiele godzin. Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) w Stanach Zjednoczonych projektuje obecnie robota o nazwie Robonaut, który podejmie się wielu z tych zadań. Robonaut ma górną część ciała, która przypomina człowieka i używa teleoperacji do kontrolowania swoich ramion i dłoni. Teleoperator będzie nosił zestaw słuchawkowy i szereg wyrafinowanych czujników, aby zapewnić wysoki poziom kontroli i zręczności robota.
Istnieją pewne ograniczenia technologii teleobecności. Promieniowanie elektromagnetyczne przemieszcza się z prędkością światła i jest najszybszym sposobem przesyłania danych z czujników z odległego środowiska. Nawet przy tej prędkości opóźnienie sygnału w obie strony między Ziemią a Marsem wynosi od sześciu do 40 minut. W rezultacie łaziki na Marsie nie mogą być obsługiwane z Ziemi z dużym poczuciem teleoperacji w czasie rzeczywistym. Aby tak się stało, operatorzy musieliby przenieść się w miejsce bliżej samych łazików, takie jak niska orbita Marsa.
W przemyśle naftowym i gazowym zdalnie sterowane pojazdy podwodne (ROV) są wykorzystywane do obsługi sprzętu do wydobycia ropy naftowej na głębokich wodach oceanicznych. Są one zazwyczaj obsługiwane z łodzi na powierzchni i mają długi kabel łączący operatora z robotem. Zazwyczaj są wyposażone w światła i kamery, które przekazują operatorowi sygnały wideo. W przeszłości ludzcy nurkowie obsługiwali taką podmorską infrastrukturę, ale niedawne odwierty w głębszych, bardziej niebezpiecznych wodach zachęciły do korzystania z teleoperacji za pomocą pojazdów typu ROV.
Wojsko korzysta z teleoperacji w niektórych sytuacjach, które są uważane za zbyt niebezpieczne dla żołnierzy. ROV są wykorzystywane przez niektóre marynarki do odzyskiwania torped ćwiczebnych i badania innych obiektów na dnie morskim. W Iraku, Afganistanie i Izraelu roboty są wykorzystywane do zbliżania się do improwizowanych urządzeń wybuchowych (IED) lub innych potencjalnie niebezpiecznych obiektów.