數控機床一般由輸入、輸出裝置、數控裝置、可編程控制器、伺服系統、檢測反饋裝置和機床主機等組成。

1、輸入輸出裝置輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機。在數控機床產生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現已趨于淘汰；目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。輸出指輸出內部工作參數（含機床正常、理想工作狀態下的原始參數，故障診斷參數等），一般在機床剛工作狀態需輸出這些參數作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。

2、數控裝置數控裝置是數控機床的核心與主導，完成所有加工數據的處理、計算工作，最終實現數控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。

3、可編程控制器即PLC，它對主軸單元實現控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數等管理；控制主軸正反轉和停止、準停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關（行程開關、壓力開關、溫控開關等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉工作臺等）進行控制。

4、檢測反饋裝置由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，并將信息反饋于數控裝置，實現閉環控制以保證數控機床加工精度。

5、機床主機數控機床的主體，包括床身、主軸、進給傳動機構等機械部件。