數控機床的工作原理為：數控裝置內的計算機對通過輸入裝置以數字和字元編碼方式所記錄的資訊進行一系列處理後，再通過伺服系統及可編程式控制器向機床主軸及進給等執行機構發出指令，機床主體則按照這些指令，從而完成工件的加工。
數控機床的加工精度一般可達0.05—0.1MM，數控機床是按數字訊號形式控制的，數控裝置每輸出一脈衝訊號，則機床移動部件移動一具脈衝當量（一般為0.001MM），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數控裝置進行曲補償，因此，數控機床定位精度比較高。
數控機床加工前是經調整好後，輸入程式並啟動，機床就能有自動連續地進行加工，直至加工結束。操作者要做的只是程式的輸入、編輯、零件裝卸、刀具準備、加工狀態的觀測、零件的檢驗等工作，勞動強度大降低，機床操作者的勞動趨於智力型工作。另外，機床一般是結合起來，既清潔，又安全。
