與傳統(tǒng)測量儀器是將被測量和機(jī)械基準(zhǔn)進(jìn)行比較測量不同的是，坐標(biāo)測量機(jī)的測量實(shí)際上是基于空間點(diǎn)坐標(biāo)的采集和計(jì)算。雖然現(xiàn)代的測量機(jī)比早期的功能要高級很多，但基本原理是相同的，即建一個(gè)剛性的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有三個(gè)互相垂直的軸，每個(gè)軸向安裝光柵尺，并分別定義為X、Y、Z軸。為了讓每個(gè)軸能夠移動(dòng)，每個(gè)軸向裝有空氣軸承或機(jī)械軸承。在垂直軸上的探測系統(tǒng)記錄測量點(diǎn)任一時(shí)刻的位置。探測系統(tǒng)一般是由測頭和接觸式探針構(gòu)成，探針與被測工件的表面輕微接觸，獲得測量點(diǎn)的坐標(biāo)。在測量過程中，坐標(biāo)測量機(jī)將工件的各種幾何元素的測量轉(zhuǎn)化為這些幾何元素上點(diǎn)的坐標(biāo)位置，再由軟件根據(jù)相應(yīng)幾何形狀的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出這些幾何元素的尺寸、形狀、相對位置等參數(shù)。