三坐标测量机的工作原理是在三维可测的空间范围内，能够根据测头系统探测工件，返回工件表面的点数据，通过三坐标的软件系统计算各类几何形状、尺寸等测量能力的仪器。
三坐标测量机在对工件进行测量时，会遇见多种多样、各种形状的工件。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，因此精确进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。三坐标测量机原理是将被测零件放入它允许的测量空间，精确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。
从以上介绍可以看出，三坐标测量机的基本操作是对“点”的测量，测量点的基本过程如下：
在空间中，可以用坐标来描述每一个点的位置，多个点可以用数学的方法拟合成几何元素，如：面、线、圆、圆柱、圆锥等。利用几何元素的特征，如：圆的直径、圆心点、面的法矢、圆柱的轴线、圆锥顶点等可以计算这些几何元素之间的距离和位置关系、进行形位公差的评价，以上就是三坐标的工作原理。
