三坐標丈量機品種繁復、形式各異、性能多樣，所測目標和放置環境條件也不盡相同，但大體上皆由若干具有一定功用 的部分組合而成。
作為一種丈量儀器，三坐標丈量機首要是比較被丈量與規范量，并將比較結果用數值表示出來。坐標丈量機需要3個方向的規范器(標尺)，利用導軌完成沿相應方向的運動，還需要三維測頭對被丈量進行探測和瞄準。此外，丈量機還具有數據處理和自動檢測等功用，需由相應的電氣控制體系與計算機軟硬件完成。
三坐標丈量機可分為主機、測頭、電氣體系三大部分，以下是有關主機部分的介紹。
主機結構分為：
1、結構，是指丈量機的主體機械結構架子。它是工作臺、立柱、橋框、殼體等機械結構的集合體；
2、標尺體系，是丈量機的重要組成部分，是決議儀器精度的一個重要環節。三坐標丈量機所用的標尺有線紋尺、精密絲桿、感應同步器、光柵尺、磁尺及光波波長等。該體系還應包含數顯電氣設備。
3、導軌，是丈量機完成三維運動的重要部件。丈量機多選用滑動導軌、翻滾軸承導軌和氣浮導軌，而以氣浮靜壓導軌為首要形式。氣浮導軌由導軌體和氣墊組成，有的導軌體和工作臺合二為一。氣浮導軌還應包含氣源、穩壓器、過濾器、氣管、分流器等一套氣體設備。
4、驅動設備，是丈量機的重要運動機構，可完成機動和程序控制伺服運動的功用。在丈量機上一般選用的驅動設備有絲桿絲母、翻滾輪、鋼絲、齒形帶、齒輪齒條、光軸翻滾輪等傳動，并配以伺服馬達驅動。直線馬達驅動正在增多。
5、平衡部件，首要用于Z軸結構結構中。它的功用是平衡Z軸的重量，以使Z軸上下運動時無偏得攪擾，使檢測時Z向測力穩定。如替換Z軸上所裝的測頭時，應從頭調理平衡力的巨細，以達到新的平衡。Z軸平衡設備有重錘、發條或彈簧、氣缸活塞桿等類型。
6、轉臺與附件，轉臺是丈量機的重要元件，它使丈量機增加一個滾動運動的自由度，便于某些品種零件的丈量。轉臺包含分度臺、單軸回轉臺和數控轉臺等。用于坐標丈量機的附件很多，視需要而定。一般指基準平尺、角尺、步距規、規范球體(或立方體)、測微儀及用于自檢的精度檢測樣板等。
