早期的三坐標測量機以手動型和通過操縱桿控制機械運動的機動型為主，當時的控制系統主要完成空間坐標值的監控與實時采樣，隨著計算機技術及數控技術的發展，CNC型控制系統變得日益普及，高精度、高速度、智能化成為三坐標坐標測量機發展的主要趨勢。
CNC型控制系統的測量進給是由計算機控制的，它不僅可以實現自動測量、學習測量、掃描測量，也可以通過操縱進行手工測量。與手動型相比，CNC型控制系統要復雜得多，它除具備手動型所有的空間坐標測量系統、瞄準系統外，還要實現對三軸機械運動的控制。同時要求每個軸的運動要求平穩可靠，以保證測量精度。每個軸的運動都是由一套伺服系統控制的，要求三軸甚至轉臺精確配合，以實現聯動，保證按設定的空間軌跡運行，自動完成測量任務。為確保測量機的安全及測量數據的可靠，還要對測量機的運行狀態進行實時監測，所有這些都是程序控制實現的，由于控制復雜，運算及處理量大，用一個CPU控制，實時性很難保證，因此常常由多個CPU并行處理。