由于这类仓库能充分利用空间进行存储，因此也称立体仓库。广泛用于机械、化工、运输、配送等行业，是物流系统和配送中心的重要组成部分。

20世纪50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。

主要由入库机械系统、信息系统、库房和配套公用设施等组成。出入库机械系统通常采用叉车、巷道堆垛起重机等物料搬运机械，完成货物的存取，并支持分拣系统的工作；信息系统对订货到货信息、库存信息等进行存储与记录，根据这些信息，计划人员来做出合理的供货与仓储计划等；库房按照功能可分为储货区、拣货区、入库区、出库区和管理区等，对于低层货架，可以是普通建筑物，也可以是专用建筑物；配套公用设施包括消防系统、照明系统、通风及采暖系统、给排水系统和动力系统等。

按建筑结构形式，可分为整体式和分离式。整体式的货架除了储存货物外，还可作为建筑物的支承结构，即库房和货架一体化。分离式的货架和建筑物是独立的。

按货架形式，可分为单元货格式、容器货架式、贯通式、旋转式。单元货格式是一种标准格式的、通用性较强的立体仓库。每层货架由同一尺寸的货格组成，货格开口面向货架之间的通道，装取货机械在通道中行驶并能对左右两边的货架进行装取作业。每个货格中存放一个货物单元或组合货物单元。容器货架式与单元货格式相似，采用的是组合式货架，储存单元是盛装货物的容器和包装盒，多用于配送中心等要求快速存取的场合。贯通式是一种密集型仓库，取消了巷道，可将所有货架并在一起，使同一层、同一列的货位相互贯通，形成依次存放货物单元的通道，通道的一端入库，另一端出库。也称流动型货架仓库。按货物单元在通道内移动方式，还可分为重力式、动力式和穿梭小车式。旋转式是由分层水平旋转货架配备必要的输送系统组成的，常用于仓储作业频率不是很高的场合。

按功能，可分为储存式和拣选式。储存式以大量存放货物为主要功能，货物种类不多，但数量大，存期较长。各种密集型货架的立体仓库都适用于做储存式仓库。拣选式以大量进货、多用户、多种类、小批量发出为主要功能，多用于配送中心。

按操作方式，可分为人工寻址—人工装取方式、自动寻址—人工装取方式、自动寻址—自动装取方式。自动寻址—自动装取方式是无人操作方式，按控制者的指令或按计算机出库、入库的指令进行自动操作。