Ступінь свободи (англійською degree of freedom, DOF) — це один незалежний напрямок руху, який механізм здатен виконати. У гуманоїдного робота кількість DOF приблизно дорівнює кількості його окремо керованих суглобів: кожен суглоб, який приводиться в дію власним актуатором, додає один ступінь свободи. Що більше DOF, то природніше й гнучкіше рухається робот — але то складніше його керування, дорожча конструкція й вище енергоспоживання.
Для уявлення: людське тіло має разом сотні ступенів свободи, лише сама рука їх має близько 27. Гуманоїдні роботи до такої вправності тільки наближаються. При цьому відмінності між машинами великі й добре ілюструють філософію кожного виробника.
Багато оснащений Atlas від Boston Dynamics має 56 ступенів свободи й повністю обертові суглоби, завдяки чому опановує акробатичні перекиди й точну маніпуляцію. Натомість бюджетний Unitree G1 обходиться 23 ступенями свободи — усе ще достатньо для ходи й базової роботи руками, але з простішою механікою. Виразна Ameca має понад 60 DOF, зосереджених головно в обличчі й верхній половині тіла, адже її завдання — переконлива міміка, а не перенесення вантажів.
Важливо, куди розміщені ступені свободи. Робот, призначений для маніпуляції, потребує багато DOF у руках і вправних пальцях, тоді як крокувальне шасі вимагає головно надійних суглобів у ногах. Маркетинг часто наводить загальну кількість DOF як єдине число, але саме по собі воно не каже, чи робот вправний — це залежить від розподілу суглобів, якості актуаторів і насамперед від програмного забезпечення, яке ними керує через обернену кінематику і керування всім тілом. Отже, більше суглобів означає потенціал, а не автоматично кращого робота.