एक स्वायत्त कार अपने परिवेश को समझकर बिना किसी मानवीय हस्तक्षेप के चलती है। यह अपने आसपास की दुनिया की तस्वीर बनाने के लिए कैमरे, रडार, लिडार और अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग करती है। फिर सॉफ्टवेयर एक मार्ग की योजना बनाता है, निर्णय लेता है और स्टीयरिंग, त्वरण और ब्रेकिंग को नियंत्रित करता है। इसका लक्ष्य एक ऐसा वाहन बनाना है जो कभी थके नहीं, विचलित न हो या नशे में न रहे।

स्वायत्तता द्विआधारी अवधारणा नहीं है। एसएई ने इसके छह स्तर परिभाषित किए हैं। स्तर 0 में कोई स्वचालन नहीं है। स्तर 1 और 2 चालक की सहायता करते हैं। स्तर 3 सीमित परिस्थितियों में कार को स्वयं चलाने की अनुमति देता है, जिसमें आवश्यकतानुसार नियंत्रण संभालने के लिए एक मानव उपलब्ध रहता है। स्तर 4 अधिकांश ड्राइविंग को मानवीय हस्तक्षेप के बिना संभालता है, लेकिन भौगोलिक सीमा निर्धारित हो सकती है। स्तर 5 सर्वांगीण पूर्णतः स्वायत्त है, और यह अभी तक अस्तित्व में नहीं है।

वेमो फीनिक्स, सैन फ्रांसिस्को और लॉस एंजिल्स में लेवल 4 रोबोटैक्सी का संचालन करती है। क्रूज़ ने सैन फ्रांसिस्को में इसी तरह की सेवा शुरू की थी, लेकिन सुरक्षा संबंधी घटनाओं के कारण इसे रोकना पड़ा। टेस्ला फुल सेल्फ-ड्राइविंग नामक लेवल 2 सिस्टम बेचती है, जो वास्तव में पूरी तरह से सेल्फ-ड्राइविंग नहीं है। मार्केटिंग और वास्तविकता के बीच इस अंतर ने भ्रम पैदा किया है और कुछ मामलों में दुर्घटनाएं भी हुई हैं।

तकनीकी चुनौतियाँ बहुत बड़ी हैं। बर्फ, बारिश और निर्माण कार्य सेंसरों को भ्रमित कर देते हैं। पैदल चलने वालों का व्यवहार अप्रत्याशित होता है। अप्रत्याशित परिस्थितियाँ अनगिनत हैं। कानूनी और नैतिक प्रश्न भी उतने ही जटिल हैं। जब दुर्घटना अपरिहार्य हो, तो क्या होगा, इसका निर्णय कौन करेगा? इसका उत्तर अभी भी खोजा जा रहा है।