三坐標測量機的基本原理是：將被測零件放入它允許的測量空間范圍內，精確地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。
三坐標測量儀可定義為一種具有可作三個方向移動的探測器，可在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，三個軸的位移測量系統經數據處理器或計算機等計算出工件的各點坐標及各項功能測量的儀器。三坐標測量儀的測量功能應包括尺寸精度測量、定位精度測量、幾何精度測量及輪廓精度測量等。任何形狀都是由三維空間點組成的，所有的幾何量測量都可以歸結為三維空間點的測量，因此精確地進行空間點坐標的采集，是評定任何幾何形狀的基礎。
