Il PLC per ottemperare ai suoi compiti deve essere programmato. La programmazione del PLC è effettuata normalmente con un PC sul quale un software specializzato permette di creare programmi da scaricare nella memoria della CPU del PLC. Questi software di programmazione possono leggere il programma direttamente dalla memoria della CPU, e visualizzare il programma sul PC. Normalmente il programma viene scritto su PC, quindi scaricato sul PLC, e salvato sul PC stesso, per ulteriori modifiche o per sicurezza.

La normativa IEC 1131-3 del 1993 ha standardizzato 5 linguaggi di programmazione, di cui 3 grafici e 2 testuali:

La Normativa è stata successivamente aggiornata con l'uscita della "CEI EN 61131-3" detta anche "CEI 65-40" Prima Edizione: 1 giugno 1996.

Linguaggi grafici:
Ladder diagram (LD o KOP) detto Linguaggio a contatti - È il linguaggio più usato fino a pochi anni fa, in quanto era la trasposizione informatica dei circuiti elettrici usati dagli elettrotecnici. L'automazione industriale infatti era basata su sistemi a logica cablata, il PLC (controllore di logica programmabile) ha permesso di trasportare i concetti della logica cablata nel linguaggio Ladder. Il programmatore semplicemente utilizza simboli logici corrispondenti a segnali di ingresso e di uscita per implementare la logica non più cablando i relè, ma disegnando gli schemi elettrici nel software di programmazione.
Sequential Function Charts (SFC) detto Diagramma funzionale sequenziale - Viene usato anche come strumento di specifica. Tale linguaggio permette di implementare facilmente una macchina (o automa) a stati finiti.
Function Block Diagram (FBD o FUP) detto Diagramma a blocchi funzionali - Analogo ai diagrammi circuitali.

Linguaggi testuali:
Instruction List (IL o AWL) detto Lista di istruzioni - Linguaggio di basso livello molto simile all'Assembler. Può essere facilmente ricavato dal Ladder.
Structured Text (ST) detto Testo strutturato - Linguaggio di alto livello simile al C++.