堆垛机是立体仓库中最重要的起重运输设备，是代表立体仓库特征的标志。主要作用是在立体仓库的通道内来回运行，将位于巷道口的货物存入货架的货格，或者取出货格内的货物运送到巷道口。早期的堆垛机是在桥式起重机的起重小车上悬挂一个门架（立柱），利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称为桥式堆垛机。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机。这种堆垛机利用地面导轨来防止倾倒。其后，随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的运用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也越来越高。如今，堆垛机的高度可以达到40米。事实上，如果不受仓库建筑和费用限制，堆垛机的高度还可以更高。