AGV的应用场合很广泛，研究涉及到多种技术领域，是一个典型的机电一体化多技术多学科的集成系统。随着电子和控制技术的发展，AGV的技术也在不断地进步，正在朝着性能更优越、更廉价、自由度更高、超大型化和微型化方向发展。其应用领域也在不断扩展，并且取得了很好的效果。
AGV的主要应用范围有如下几个方面：

3.1 物料搬运
在现代物料搬运中，当使用的人及搬运工具的总成本与使用AGV无人搬运车的成本基本相当时，AGV的市场接受就会自然形成。欧美和日本等发达国家的人力成本很高，所以AGV的使用较为普及，应用遍及各行各业。目前世界上约有2万台各种各样的AGV运行在2100座大大小小的仓库中。
海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400吨的出入库货物和零部件的搬运任务。玉溪红塔集团、红河卷烟厂在应用激光引导的AGV完成货物的搬运工作。
其他行业如化工的原料及成品；仪器仪表行业的元器件；印刷出版业的纸张；电子工业的芯片，计算机；食品工业的罐头、饮料；纺织工业的棉纱、布匹；服装业的里料、面料、衣服；汽车工业的零部件；冶金工业中的钢锭、钢带、板材；金融系统的纸币、硬币、黄金；药品制造业的原料、成药；国防如武器弹药、军需物资等的搬运。

3.2 柔性装配线，加工线
传统生产线一般都是由一条连续的刚性传送设备组成，短则数米，长则数千米，如汽车装配线，缸体加工线等。
存在的突出问题是：
（1）要求每一道工序的节拍统一，否则就会因任何一道工序的停顿耽误而影响整条生产线的进程，如缺料，缺件，废品或出现意外问题。
（2）要求厂房很大很长很高（对于较大较重的要用行车起吊），土建成本高。
（3）连续的生产线隔断了通道，造成供应线路长，人和车辆过往不方便。
（4）连续的生产线需要大量设备，投资成本较高。
（5）刚性生产线使得一些本可以同步，交叉进行的工作失去机会。
AGV出现之后，不仅作为无人自动搬运车辆使用，也可当作是一个个可移动的装配台、加工台使用，他们既能自由独立地分开作业，又能准确有序地组合衔接，形成没有物理隔断，但是能起动态调节作用，高度柔性的生产线。如轿车总装线，发动机装配线，试车线，机床加工线，家电生产线等。

1974年瑞典的Volvo Kalmar轿车装配厂为了提高运输系统的灵活性，采用基于AGVS为载运工具的自动轿车装配线，该装配线由多台可装载轿车车体的AGVS组成，采用该装配线后，装配时间减少了20%，装配故障减少39%，投资回收时间减小57%，劳动了减少了5%。目前，AGV在世界上主要的汽车厂，如通用、丰田、克莱斯勒、大众等公司的制造和装配线上得到了普遍应用。
3.3 特殊场合用
AGV无人自动搬运解决了一些不适宜人在其中生产或工作的特殊环境问题。如核材料、危险品（农药、有毒物品、腐蚀性物品、生物物品、易燃易爆物品）等。在钢铁厂，AGV用于炉料运送，减轻了工人的劳动强度。在核电站和利用核辐射进行保鲜储存的场所，AGV用于物品的运送，避免了危险的辐射。在胶卷和胶片仓库，AGV可以在黑暗的环境中，准确可靠地运送物料和半成品。
国内使用AGV 比较多的行业主要有烟草行业和汽车行业，已有20多家采用了AGV。烟草行业由于利润丰厚，是AGV 应用最多的领域，约占AGV 销售总量的一半左右；AGV 在汽车行业虽有应用但数量并不多，因为我国汽车企业规模小，利润比较薄；其他行业虽然也有AGV 应用的需求，但是总体来看，国内AGV 的应用范围还比较窄，技术和需求还不是很成熟，需要AGV 的生产企业做进一步的引导，同时开发出适应不同行业的AGV 系统以提高相应行业的生产自动化程度和生产效率。