簡單地說,三坐標測量機就是在三個相互垂直的方向上有導向機構、測長元件、數顯裝置，有一個能夠放置工件的工作臺，三坐標測量機的測頭以手動或自動方式輕快地移動到被測點上，三坐標測量機是由讀數設備和數顯裝置把被測點的坐標值顯示出來的一種測量設備。顯然這是簡單、原始的三坐標測量機。有了這種三坐標測量機后，在測量容積里任意一點的坐標值都可通過讀數裝置和數顯裝置顯示出來。

三坐標測量機的采點發訊裝置是三坐標測量儀的測頭，在沿X，Y，Z三個軸的方向裝有光柵尺和讀數頭。其測量過程就是當三坐標測量機的測頭接觸工件并發出采點信號時，由三坐標測量儀控制系統去采集當前機床三軸坐標相對于機床原點的坐標值，再由計算機系統對數據進行處理和輸出。因此三坐標測量儀可以用來測量直接尺寸，也可以獲得間接尺寸和形位公差及各種相關關系，也可以實現掃描和一定的數據處理功能，為加工提供數據和測量結果。自動型三坐標測量儀還可以進行自動測量，實現批量零件的自動檢測。