根据机床主轴的布局形式和特点，可分为数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床。

目前使用最多的是三坐标数控铣床。主轴与机床工作台垂直，便于加工时夹紧工件和观察，但不便于排屑。一般采用固定立柱结构。工作台举不起来。床头箱上下移动，床头箱的质量被立柱内的重量平衡。为了保证机床的刚性，主轴中心线与立柱导轨面的距离不能太大。所以这种结构主要用于中心尺寸的数控铣床。

此外，还有四坐标和五坐标数控立式铣床，其机床主轴可以绕一个或两个XYZ坐标轴旋转。通常机床控制的坐标轴越多，特别是需要联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围和可选择的加工对象就越多，但机床的结构也越复杂。对数控系统的要求更高。编程难度更大，设备价格更高。

数控卧式铣床与一般卧式铣床相同，其主轴轴线与水平面平行。主轴与机床工作台平行，加工时不方便观察。但是排屑很顺利。为了扩大加工范围和功能，一般配备数控转台或通用数控转台，实现四坐标和五坐标加工。这样不仅可以加工工件侧面的连续轮廓，还可以用转台换台，一次安装加工四个侧面。特别是，通用数控转台可以将工件上各种角度或空间角度的加工面放置在水平位置。这样可以省去很多专用夹具或者专用角度成型铣刀。但是考虑到制造成本，现在简单的数控卧式铣床已经很少了，大部分都是加装自动换刀装置成为卧式加工中心。

大型数控铣床一般采用对称双柱结构，以保证机床的整体刚度和强度。这是数控龙门铣床，有工作台移动和龙门移动两种形式。主要用于加工各种大中尺寸、中等质量的基础大件、板、盘、壳、模具等零件。工件一次装夹后，能自动、高效、准确、连续地完成铣、钻、镗、铰等工序。适用于航空、重型机械、机车、造船、机床、印刷、模具等制造业。

主驱动系统包括主轴电机、驱动系统和主轴部件。由于主传动系统的变速功能，一般采用变频或交流伺服主轴电机通过同步齿形驱动主轴旋转。对于大功率的数控铣床，为了实现低转速高扭矩，有时会加一个或两个以上的档位来减速。用于经济型数控铣床的主传动系统。然后用一台普通电机通过三角带、皮带轮和手动变速箱驱动主轴转动。通过改变电机的接线形式和手动换挡方式进行有级变速。