一、按運動方式分類
1、點位控制系統點位控制系統是指數控系統只控制刀具或機床工作臺，從一點淮確地移動到另一點，而點與點之間運動的軌跡不需要嚴格控制的系統。為了減少移動部件的運動與定位時間，一般先以快速移動到終點附近位置，然后以低速準確移動到終點定位位置，以保證良好的定位精度。移動過程中刀具不進行切削。使用這類控制系統的主要有數控坐標鏜床、數控鉆床、數控沖床等。
2、點位直線控制系統點位直線控制系統是指數控系統不僅控制刀具或工作臺從一個點準確地移動到下一個點，而且保證在兩點之間的運動軌跡是一條直線的控制系統。刀具移動過程可以進行切削。應用這類控制系統的有數控車床、數控鉆床和數控銑床等。
3、輪廓控制系統輪廓控制系統也稱連續切削控制系統，是指數控系統能夠對兩個或兩個以上的坐標軸同時進行嚴格連續控制的系統。它不僅能控制移動部件從一個點淮確地移動到另一個點，而且還能控制整個加工過程每一點的速度與位移量，將零件加工成一定的輪廓形狀。應用這類控制系統的有數控銑床、數控車床、數控齒輪加工機床和加工中心等。
二、按控制方式分類
1、開環控制數控機床
開環控制系統的特征是系統中沒有檢測反饋裝置，指令信息單方向傳送，并且指令發出后，不再反饋回來，故稱開環控制。
受步進電動機的步距精度和工作頻率以及傳動機構的傳動精度影響，開環系統的速度和精度都較低。但由于開環控制結構簡單，調試方便，容易維修，成本較低，仍被廣泛應用于經濟型數控機床上。
2、半閉環控制數控機床
半閉環控制數控機床不是直接檢測工作臺的位移量，而是采用轉角位移檢測元件，測出伺服電動機或絲杠的轉角，推算出工作臺的實際位移量，反饋到計算機中進行位置比較，用比較的差值進行控制。由于反饋環內沒有包含工作臺，故稱半閉環控制。
半閉環控制精度較閉環控制差，但穩定性好，成本較低，調試維修也較容易，兼顧了開環控制和閉環控制兩者的特點，因此應用比較普通。
3、閉環控制數控機床
閉環控制系統的特點是，利用安裝在工作臺上的檢測元件將工作臺實際位移量反饋到計算機中，與所要求的位置指令進行比較，用比較的差值進行控制，直到差值消除為止。可見，閉環控制系統可以消除機械傳動部件的各種誤差和工件加工過程中產生的干擾的影響，從而使加工精度大大提高。速度檢測元件的作用是將伺服電動機的實際轉速變換成電信號送到速度控制電路中，進行反饋校正，保證電動機轉速保持恒定不變。常用速度檢測元件是測速電動機。
閉環控制的特點是加工精度高，移動速度快。這類數控機床采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動元件，電動機的控制電路比較復雜，檢測元件價格昂貴。因而調試和維修比較復雜，成本高。
三、按工藝用途分類
按工藝用途分類，數控機床可分為數控鉆床、車床、銑床、鏜床、磨床和齒輪加工機床等，還有壓床、沖床、彎管機、電火花切割機、火焰切割機等。
加工中心是帶有刀庫及自動換刀裝置的數控機床，它可以在一臺機床上實現多種加工。工件一次裝夾，可完成多種加工，既節省輔助工時，又提高加工精度。加工中心特別適用于箱體、殼體的加工。車削加工中心可以完成所有回轉體零件的加工。
