هو أستاذ علوم الحاسب و عالم روبوتات يرأس معمل الروبوتات في جامعة ستانفورد، وزميل في IEEE.

حصل اسامة الخطيب على درجة الدكتوراه في الهندسة الكهربائية من Sup'Aero، تولوز، فرنسا، في عام 1980.

ثم التحق بقسم علوم الحاسب في جامعة ستانفورد، وهو عضو في هيئة التدريس هناك منذ ذلك الحين. وهو حاليا مدير مختبر ستانفورد للروبوتات، وعضوا في مبادرة بيو-X جامعة ستانفورد.

كان له الفضل في العمل الاساسي في مجالات تخطيط الحركة والتحكم، تصميم الروبوتات الصديقة للإنسان، إلى التفاعل اللمسي والتوليف المشابه لحركة البشر .

و أعماله تقوم على التركيز على تطوير النظريات و الخوارزميات و التكنولوجيات، التي تتحكم في أنظمة الروبوت باستخدام نماذج ديناميكية البدن . وتستخدم هذه النماذج الديناميكية لاستخلاص التحكم الأمثل للروبوتات المعقدة القادرة على التفاعل مع البيئة في الحياة الواقعية.

له هو ومعمله إسهامات كبيرة وأساسية في المايكرو روبوتس، مشروعه الذي عرف بـ "روميو وجوليت" ساهم في ظهور الروبوت التجاري المقدم من شركة "هوندا" والذي يعرف بإسم ASIMO.

حصل على جائزة  PROSE لتفوقه في الفيزياء والرياضيات والجائزة اليابانية JARA في البحث والتطوير، يرأس المؤسسة الدولية لأبحاث الروبوتات IFRR وحصل على جائزتين من IEEE RAS في 2010 و2013 وحصل عليهما لإنجازاته في مجال الروبوتات ولقيادته المتميزة لفريق العمل.