Das zu mähende Gelände wird meist mit einer Drahtschleife, dem sogenannten Begrenzungsdraht, umgeben. Auf dieser Schleife liegt ein Signal, das Sensoren im Rasenmähroboter aufnehmen und daran erkennen, wenn sie sich dem Draht nähern. Dadurch kann der Roboter wenden, bevor er den Draht überfährt und bleibt so in einem klar definierten Bereich.
In diesem Bereich fährt der Roboter mehr oder weniger ungeordnet hin und her. Hierbei werden je nach Hersteller diverse Strategien verfolgt, etwa Spiralfahrt, Richtungsänderungen nach einer bestimmten Zeit oder einfach nur Geradeausfahrt, bis der Begrenzungsdraht erneut erreicht ist und dann Umkehr in einem zufälligen Winkel.
Hindernisse werden durch Stoßsensoren oder Ultraschall selbständig erkannt, können aber auch mit Hilfe des Begrenzungsdrahtes ausgespart werden (Beete, Teiche, Bäume etc.). Problematisch sind jedoch Hindernisse, die flach genug liegen, um vom Roboter überfahren zu werden, also z. B. kleinere Steine, Schuhe, Spielzeug oder liegengelassene Kleidungsstücke.
Suchdrähte können auch dazu verwendet werden, den Rasenroboter gezielt in abgelegene Bereiche eines Rasens zu führen. Im Extremfall können so auch unzusammenhängende Flächen gemäht werden, indem der Roboter so programmiert wird, dass er eine zweite Fläche, z. B. in 50 Prozent aller Einsätze, durch Folgen eines Suchdrahtes aufsucht. Da Begrenzungs- und auch Suchdraht in der Regel bis zu 10 Zentimeter Tiefe vergraben werden können, können die Rasenmähroboter dabei auch weitere Strecken über gepflasterte Wege und normale Verkehrsflächen wie Terrassen oder Straßen zurücklegen, um zur zweiten Rasenfläche zu kommen, wenn der Suchdraht unter der Pflasterung verlegt wurde.
Problematisch bei der Abgrenzung mittels Begrenzungsdraht ist die zuverlässige Erkennung des Drahtes. Der Begrenzungsdraht wird von einigen Geräten nicht zuverlässig erkannt; dadurch kann das Gerät Schaden verursachen oder den vorgesehenen Mähbereich verlassen. Daher empfehlen viele Hersteller, besonders kritische Stellen wie z. B. Teiche oder Swimmingpools zusätzlich mit einem Rand zu versehen, der hoch genug ist, um die Stoßsensoren des Mähers auszulösen (z. B. 15 Zentimeter).
Rasenmähroboter sind je nach Hersteller mit zahlreichen zusätzlichen Sensoren versehen, die feststellen, ob der Rasenmähroboter gekippt wurde, die Batterietemperatur überwachen, bei Regen das Mähen unterbrechen, bei sich nähernden Haustieren die Messer anhalten, die Rasenhöhe zu ermitteln versuchen und dann die Geschwindigkeit anpassen und ähnliches. Alternativ zum Einsatz eines Begrenzungsdrahtes gibt es in den letzten Jahren auch Modelle, die mit kapazitiven Sensoren zu erkennen versuchen, ob sie sich auf einer Rasenfläche befinden oder nicht. Dies erfordert jedoch eine deutliche Trennung zwischen Rasenflächen und anderen Vegetationszonen wie z. B. Blumenrabatten.
Teurere Modelle verfügen zur Orientierung über ein GPS, das in der Regel jedoch nicht für die Steuerung auf dem Rasen verwendet wird, sondern zur Lokalisation des Roboters auf großen Grundstücken oder bei Diebstahl. Dazu sind GSM-Module eingebaut, die selbständig anrufen, um das Verlassen eines bestimmten Areals zu melden oder angerufen werden können, um dem Roboter z. B. zu befehlen, zur Basisstation zurückzufahren oder seine Position zu übermitteln.
So gut wie alle derzeit am Markt befindlichen Modelle finden bei Bedarf selbständig zur Ladestation, um sich alleine aufzuladen. Viele Modelle suchen dazu den Begrenzungsdraht und fahren diesen so lange ab, bis sie zur Basisstation kommen, die in der Regel auch den Draht mit dem erwähnten Signal speist. Hier fahren die Roboter gegen Ladekontakte und schalten dann für die Zeitdauer der Ladung ab. Einige Modelle bieten zusätzliche „Suchdrähte“, die zur Basisstation führen. Sie folgen dabei nicht direkt dem Suchdraht, sondern fahren in einem Korridor neben dem Suchdraht, um immer gleiche Fahrspuren im Rasen zu vermeiden. Außerdem strahlt die Basisstation selbst ein Signal ab, das der Roboter empfängt, wenn er der Station nahe ist.