各构件不是都在互相平行的平面内运动的连杆机构，称为空间连杆机构。空间连杆机构也可以用来实现刚体导引、函数生成和再现轨迹等功能。和平面连杆机构相比，空间机构具有机构紧凑、运动灵活多样的特点，但空间机构的分析与综合要比平面机构复杂和困难得多。