کنترلر آنلاین، کنترلری است که از طریق یک واسط ارتباطی سطح بالا مانند USB، شبکه، WIFI، CAN، RF485، و ... به یک کامپیوتر میزبان متصل می شود. این نوع کنترلر به دلیل داشتن پردازنده داخلی که معمولا از فرکانس کاری بالایی نیز برخوردار است امکان کنترل و بررسی ورودی ها و کنترل خروجی های متصل به خود را بدون دخالت کامپیوتر میزبان دارد. برای مثال می تواند همزمان با تولید پالس های مورد نیاز برای درایو ها وضعیت کلید های انتهای خط را نیز به صورت لحظه ای بررسی نماید بدون اینکه سر بار اضافی به کامپیوتر میزبان تحمیل شود اما برای اجرای برنامه و دریافت فایل و همچنین نمایش نتایج رخداد ها و فرایند ها در طول عملکرد دستگاه همچنان نیازمند ارتباط با یک کامپیوتر میزبان می باشد. با وجود اینکه قیمت تمام شده این کنترلر ها نسبت به سری آفلاین بسیار بالاتر است اما به دلیل افزایش امنیت، طول عمر موتور ها، کاهش خطرات ناشی از تاخیر سیستم ها و کاهش سربار پردازشی به سیستم میزبان و همچنین امکان استفاده از ups ارزان قیمت به جهت حفظ مختصات در زمان قطع برق یا خاموش شدن کامپیوتر میزبان این کنترلرها به شدت توصیه می شود.