１９６３年生まれ。高校、大学では絵画の制作に没頭。山梨大学の森英雄先生の研究室で、ロボットやコンピュータビジョン研究の面白さに出会う。
山梨大学大学院を修了後、１９８８年、大阪大学博士課程に入学。同学にて辻三郎先生の教えを受けながら研究手法を学ぶ。「基本問題を考えろ」という教えは今も守っている。その後、大阪大学、京都大学、カリフォルニア大学、京都大学、和歌山大学、と約１—３年ごとに渡り歩きながら、知能ロボットと知覚情報基盤の研究に従事。大学を渡り歩く間にも、ATR（株式会社 国際電気通信基礎技術研究所）での研究を続け、現在、客員室長として同研究所のロボット研究を先導。これまでにヒューマノイドやアンドロイド、自身のコピーロボットであるジェミノイドなど、多数のロボットを開発。
２００７年、英国コンサルティング会社Synecticsの調査「世界の１００人の生きている天才のランキング」で日本人最高位の二十六位に選出される。
２０１０年９月、現代アートの祭典「あいちトリエンナーレ２０１０」にて、アンドロイド演劇「さようなら」（劇作家平田オリザ氏原作、演出）を世界初上演。「ロボット学とは哲学そのものである」を説く。主な著書に『ロボットとは何か』（講談社現代新書）、『生きるって何やろか？』（毎日新聞社）、『どうすれば「人」を創れるか』（新潮社）など。
２０１１年９月、オーストリア・リンツを皮切りに、欧州にて「さようなら」を上演。“人間とは何か”という問いについて、世界の最前線を切り拓く。