三次元测量机在任何形状都是由空间点组成的，所有的几何量测量都可以归结为空间点的测量，因此进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。

三坐标测量机的基本原理是将被测零件放入它允许的测量空间，的测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。

在测量技术上，光栅尺及以后的容栅、磁栅、激光干涉仪的出现，革命性的把尺寸信息数字化，不但可以进行数字显示，而且为几何量测量的计算机处理，进而用于控制打下基础。三次元测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统 ( 如光学尺 ) 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。