自動化立體倉庫經常會用到堆垛機，因此它既是自動化立體倉庫中最重要的起重運輸設備，又是立體倉庫的特征標志，它主要是將貨物通過運輸來完成貨物的出入庫作業。
1.堆垛機的分類
按現行機械行業標準，有軌巷道堆垛機分類方式多種多樣，如按支承方式、用途、控制方式、結構、運行軌跡等分類。但無論何種類型的堆垛機，一般都由水平行走機構、起升機構、載貨臺及貨叉機構、機架和電氣設備等基本部分組成。在目前自動化立體倉庫應用中，堆垛機最常見的是按結構形式和運行軌跡分類。
2.堆垛機的結構形式
從結構形式上區別，目前自動化立體倉庫中堆垛機有雙立柱結構和單立柱結構。
雙立柱結構的堆垛機機架由兩根立柱和上橫梁、下橫梁組成一個長方形框架。立柱形式有方管和圓管。方管兼作起升導軌，圓管附加起升導軌。雙立柱堆垛機的最大優點就是強度和剛性都比較好，并且運行平穩。一般對于起重高度較高、起重量較大和水平運行速度高的自動化立體倉庫堆垛機多采用雙立柱結構。雙立柱堆垛機的起升機構，普遍采用鏈條傳動，由電機減速機驅動鏈輪轉動，通過鏈條引載貨臺沿立柱或起升機導軌作升降運動。由于鏈條牽引載貨臺或配重裝置，受空間尺寸限制，傳動和布置較復雜，但定位較準確。
單立柱結構的堆垛機機架由一根立柱和下橫梁組成。立柱多采用較大的H型鋼或焊接制作，立柱上附加導軌。整機重量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對較低，但剛性稍差。由于載貨臺及貨物對立柱的偏心作用，以及行走、制動時產生的水平慣性力作用，使單立柱堆垛機在使用上有局限性。不適于起重重量大和水平運行速度高的堆垛機。單立柱堆垛機的起升結構，普遍采用鋼絲繩傳動，由電機減速機驅動卷筒轉動，通過鋼絲繩牽引載貨臺沿立柱或起升鋼軌作升降運動。對于鋼絲繩傳動，傳動和布置相對容易，但定位準確性稍差。 
3.堆垛機的技術參數
堆垛機作為自動化立體倉庫中重要的運輸設備，其各項技術參數的選用，將直接影響到整座自動化立體倉庫的運行效率和經濟效益。合理的選擇各項參數，將大大提高整個系統的運行效率和經濟效益。
(1)堆垛機的速度參數
與堆垛機的速度有關的參數，主要指水平運行速度、起升速度和貨叉伸縮速度。這三項參數的高低，直接關系到出入庫頻率的高低。
(2)堆垛機的尺寸參數
堆垛機的尺寸參數較多，例如起升高度、下降深度、整機全長、最低貨位極限高度等。其中最低貨位極限高度，即貨叉上表面從最低一層貨格的低位到地軌安裝水平面的垂直距離。該參數涉及合理利用有效空間，增加庫容量，亦是評價堆垛機設計水平的標準之一。目前，國內自動化立體倉庫堆垛機的最低貨位極限高度普遍偏高。
(3)堆垛機的貨叉下撓度
貨叉下撓度，是堆垛機的一項非常重要的性能參數，直接關系到堆垛機是否能正常工作。因結構型式、材料及加工熱處理工藝的限制，同等狀況下，目前國內立體堆垛機的貨叉下撓度要比國外大20%—30%。改進貨叉結構，合理選材，提高工藝手段，是減少貨叉下撓度，保證堆垛機工作性能的重要措施。
(4)堆垛機的噪音
堆垛機在高速運行和升降中，特別是在同時進行時，由于車輪與軌道摩擦和提升鏈條或鋼絲繩的振動、摩擦等，將產生較大的噪音。標準中規定，堆垛機在工作時，其噪聲值不高于84分貝。目前自動化立體倉庫實際應用表明，對于行走速度不超過80米/秒的，還可以保證，超過100米/秒以上的，一般難以保證。