三坐標測量機是一種具有可作三個方向移動的探測器，可在X、Y、Z三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號，三個軸之位移量測系統（如光學尺）經數據處理器或計算機等計算出工件的各點坐標（x,y,z）及各項功能量測的儀器。是在三維可測的空間范圍內，能夠根據測頭系統探測工件，返回工件表面的點數據，通過三坐標的軟件系統（如Rational DIMS三坐標測量軟件）計算各類幾何形狀、尺寸等測量能力的儀器。

三坐標測量機在對工件進行測量時，會遇見多種多樣、各種形狀的工件。任何形狀都是由空間點組成的，所有的幾何量測量都可以歸結為空間點的測量，因此精確進行空間點坐標的采集，是評定任何幾何形狀的基礎。原理是將被測零件放入它允許的測量空間，精確的測出被測零件表面的點在空間三個坐標位置的數值，將這些點的坐標數值經過計算機數據處理，擬合形成測量元素，如圓、球、圓柱、圓錐、曲面等，經過數學計算的方法得出其形狀、位置公差及其他幾何量數據。