第二个车间是焊接车间，冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。在汽车车身制造中应用最广的是点焊，焊接的好坏直接影响了车身的强度。汽车车身是由薄板构成的结构件，冲压成形后的板料通过装配和焊接形成车身壳体(白车身)，所以装焊是车身成形的关键。装焊工艺是车身制造工艺的主要部分。汽车车身壳体是一个复杂的结构件，它是由百余种、甚至数百种(例如轿车)薄板冲压件经焊接、铆接、机械联结及粘接等方法联结而成的。由于车身冲压件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳钢，所以焊接是现代车身制造中应用最广泛的联结方式。
焊接工艺的最后还包括机器人涂胶，一般采用涂胶系统，利用摄像头去监控涂胶位置和宽度，保证涂胶质量。通过在板件之间涂覆密封胶和结构胶能够增强整车的密封性能和结构强度。还有激光检测，采用激光在车身上打出光点，利用摄像头去检测光点的位置，检测出车身相应位置的尺寸是否符合要求。
焊接是机器人使用最多的车间，对国内厂家来说，年产能20万辆的焊接车间，早期通常使用60-80台机器人，如奇瑞A3生产线62台机器人，江淮乘用车79台机器人。2014年后则大幅度提升，如江铃小蓝二期基地为60台（年产能10万辆），吉利宝鸡基地采用128台焊接机器人，广汽菲克广州则高达440台，长城徐水二期基地也是大约300台。国外比例更高，特斯拉Model3的年产能大约25万辆，使用大约420个焊接机器人。长安福特杭州厂产能为25万辆，使用503个日本川崎重工的机器人。宝马铁西工厂，年产能30万辆，使用685个工业机器人，一汽大众佛山厂年产能36万辆，使用842个焊接机器人，效率高达72JPH。广汽菲克的自动化率最高，达98%。
工业机器人领域有ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA四大家族，市场占有率合计超过75%，这其中日本的FANUC全球第一，YASKAWA全球第三。美国没有大的工业机器人制造厂家，因为美国的机械制造也已经呈现空心化，美国对金融和新经济更有兴趣。四大家族中，KUKA以汽车工业为主要市场，全球汽车工业用机器人市场占有率第一，中国的美的是其第二大股东。
汽车领域的工业机器人，除了四大家族外，还有意大利菲亚特克莱斯勒旗下的COMAU（柯马）、日本的NACHI（那智不二越，为奇瑞提供108台机器人）、日本的川崎重工、韩国的现代重工值得一提。柯马在白车身领域全球第二。韩国罗普伺达、阿尔帕也为现代汽车提供机器人。此外日本有些厂家如丰田旗下的电装也有能力自制工业机器人。
机器人生产线缺点就是缺乏灵活性，它的控制系统、夹具、捡具都是专为某一车型定制的，如果车的外型改变，需要先将所有机器人停工，重新设计控制系统、夹具、捡具。如果是ABB的机器人，需要大约半年的时间，甚至时间更长，而这半年内，你仍然要给员工发工资。因为对固定焊装线来说，一旦车身外型要改变，焊装线上的所有点焊工位都须从电极加压系统、气动系统多点焊机使用的液压系统、焊接变压器的二次供电系统——包括焊接变压器的二次侧电缆线焊接变压器的二次侧焊接电流与电压及其它焊接参数的测量系统、所有电极、焊接变压器内部、焊接主电路中的大功率晶闸管等的冷却系统及控制系统（控制箱）须全盘变动，这实上是很困难的，成本相当高。
焊接车间的投资弹性最大，就看你要达到多高的自动化率，当然自动化率越高，产品一致性就越高，质量也越高。实际单纯机器人的价格也不算太贵，最贵的焊接机器人，ABB大约30万一台。但汽车工厂的机器人都要针对某一车型单独开发控制和操作系统，还有夹具、检具、供电系统、电脑网络系统、自动检测系统，还需要厂家培训员工。开发和服务费昂贵。一般来说年产能6万辆，自动化率45%的焊接车间投资大约2亿人民币，自动化率达到75%的话，估计投资需要7-8亿。宝马的铁西工厂焊接自动率达到95%，估计投资在20-25亿人民币左右。
