I veicoli spaziali senza equipaggio o veicoli spaziali robotici sono veicoli spaziali senza persone a bordo. I veicoli spaziali senza equipaggio possono avere diversi livelli di autonomia dall'intervento umano, come il controllo remoto o la guida a distanza. Possono anche essere autonomi, nel senso che dispongono di un elenco pre-programmato di operazioni che verranno eseguite a meno che non venga impartita loro un'istruzione diversa. Un veicolo spaziale robotico per misurazioni scientifiche è spesso chiamato sonda spaziale o osservatorio spaziale.
Molte missioni spaziali sono più adatte alle operazioni telerobotiche piuttosto che a quelle con equipaggio, grazie a inferiori costi e fattori di rischio. Inoltre, alcune destinazioni planetarie come Venere o le vicinanze di Giove sono troppo ostili per la sopravvivenza umana, allo attuale livello tecnologico. I pianeti esterni come Saturno, Urano e Nettuno sono troppo distanti per essere raggiunti con l'attuale tecnologia dei voli spaziali con equipaggio, quindi le sonde telerobotiche sono l'unico modo per esplorarli. La telerobotica consente inoltre di esplorare regioni vulnerabili alla contaminazione da parte di microrganismi terrestri, poiché i veicoli spaziali possono essere sterilizzati. Gli esseri umani non possono essere sterilizzati nello stesso modo di un'astronave, poiché convivono con numerosi microrganismi, e questi microrganismi sono anche difficili da contenere all'interno di un'astronave o di una tuta spaziale.
La prima missione spaziale senza equipaggio fu lo Sputnik 1, lanciato il 4 ottobre 1957 in orbita attorno alla Terra. Quasi tutti i satelliti, i lander e i rover sono veicoli spaziali robotici. Non tutti i veicoli spaziali senza equipaggio sono veicoli spaziali robotici; ad esempio, una sfera riflettente è un veicolo spaziale non robotico e senza equipaggio. Le missioni spaziali in cui a bordo sono presenti degli animali ma non esseri umani sono chiamate missioni senza equipaggio.
Molti veicoli spaziali abitabili presentano anche diversi livelli di funzionalità robotiche. Ad esempio, le stazioni spaziali Saljut 7 e Mir e il modulo Zarja della Stazione spaziale internazionale erano in grado di effettuare manovre di attracco e mantenimento della posizione guidate a distanza, sia con veicoli di rifornimento che con nuovi moduli. I veicoli spaziali di rifornimento senza equipaggio vengono sempre più utilizzati nelle stazioni spaziali con equipaggio.