Messmaschinen gehören mit zu den teuersten Werkzeugen und sind daher auch nicht in jeder Firma zu finden, sondern nur in ganz bestimmten Betrieben, wo mehrere Messverfahren fast täglich durchgeführt werden müssen. Da die Messmaschinen in verschiedenen Ebenen fast gleichzeitig messen müssen, sind diese Maschinen auch immer an mindestens einen Computer gekoppelt, welcher dann die Ergebnisse auswertet und anzeigt. Bei einer Messmaschine werden immer verschiedene Punkte der Koordinaten auf den X-, Y- und Z-Achsen gemessen. Da in den meisten Fällen eine einzelne Messung nicht ausreicht, werden die Messungen immer von verschiedenen Messpunkten aus gemessen und anschließend ausgewertet.

Eines der wichtigsten Bestandteile einer Messmaschine ist der Messtaster oder auch Messsensor genannt. Dieser besteht in der Regel aus einem sehr dünnen Stab, an dessen Ende sich eine Kugel oder auch ein kugelförmiger Halbedelstein befindet. Es wurde absichtlich die Kugelform gewählt, weil eine ganz genaue Positionsbestimmung aus jeder Richtung erfolgen kann und der Abstand der Kugelaußenfläche zum Kugelzentrum stets gleichbleibend ist. Der Messstab selbst ist sehr flexibel gelagert, um ein Abbrechen des Messstabes bei direktem Kontakt mit einem Messobjekt zu vermeiden. Zudem muss ein gewisser Bewegungsspielraum für den Messstab gewährleistet sein. Dabei ist die Lagerung des Messstabes dreidimensional und flexibel, und zudem noch durch verschiedene Mechaniken mit anderen Schaltern verbunden.

Vom Aufbau her ist eine Messmaschine vergleichbar mit einer Werkzeugmaschine. Es handelt sich hierbei um eine sogenannte Kinematikmaschine mit verfahrbaren Achsen, wodurch das Messinstrument jeden Raum innerhalb der Maschine erreichen und vermessen kann und nur die Länge der Messwege begrenzt ist. Die verfahrbaren Achsen werden innerhalb der Maschine elektronisch oder auch über das CNC-Verfahren gesteuert, wodurch die erforderlichen Messungen erfolgen können. Das Werkstück bzw. der Messsensor wird bei der Messung an verschiedene Messpunkte bewegt, wobei jeder Punkt innerhalb des Volumens mit seinen einzelnen Koordinaten ermittelt wird. Die Messmaschinen werden in der Industrie in den meisten Fällen für die Qualitätssicherung benötigt. Daher müssen die einzelnen Messmaschinen regelmäßig gewartet und überprüft werden.