坐标测量机可分为主机、测头系统、 控制系统和测量软件四大部分。
（1）主机
框架结构
标尺系统
导轨
驱动装置
平衡部件
（2）测头系统
测头是坐标测量机触测被测零件的发讯开关, 是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了坐标测量机的测量重复性。三坐标测量机的功能、工作效率、精度与测头密切相关。三坐标测头的两大基本功能是测微和触发瞄准。
测头的分类
按结构原理，测头可分为机械式、光学式和电气式。
按测量方法，测头可分为接触式和非接触式。
测头系统的组成
测头系统包括分度测座、测头及其附件，其附件包括测杆、加长杆和探针。

（3）控制系统
功能：
读取空间坐标值，对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必需的运动，实时监测坐标测量机的状态以保证整个系统的安全性与可靠性，有的还包括对坐标测量机进行几何误差与温度误差补偿以提高测量机的测量精度。
随着计算机技术及数控技术的发展，CNC型控制系统变得日益普及，高精度、高速度、智能化成为坐标测量机发展的主要趋势。
控制系统主要包括：
- 空间坐标测量控制；
- 测头系统及其控制；
- 测量进给控制；
- 控制系统的通信；
- 坐标测量机的安全保证系统和控制系统的软件。