按主軸數目，數控車床分單軸和多軸兩大類。前者主要有單軸縱切、單軸轉塔和單軸橫切3種型式；后者則主要有次序作業的和平行作業的兩種，并按主軸的裝備又有立式和臥式之分。機床一般選用凸輪和擋塊自動操控刀架、主軸箱的運動和其他輔佐運動。
單軸縱切數控車床以冷拔棒料為坯料，作業除旋轉外還隨主軸箱作縱向進給，刀架作橫向切入和進給，可獲得較高的加工精度。機床還配有鉆孔、鉸孔和切螺紋的附件，是儀表工業的重要機械加工設備。單軸轉塔數控車床具有轉塔刀架和多個橫向刀架，可用多種刀具次序切削，適合于加工形狀雜亂的小工件。
單軸橫切數控車床的主軸箱和刀架均不作縱向進給運動，而由成形刀具的橫向進給運動完結切削加工。這種機床僅用于加工形狀簡略、尺度較小的銷、軸類工件。次序作業多軸數控車床的多根（一般有4、6、8根）主軸裝在可周期性轉位的主軸鼓內，裝夾在主軸中的坯料次序通過各工位完結不同工序的加工，并在最終一個工位堵截或卸下。
以凸輪和擋塊作為操控元件的數控車床作業安穩可靠，在數控車床中仍占多數。但工件改動時要從頭規劃和制作凸輪，并需花費較多時刻調整機床，故只適用于大批、大量生產。20世紀50年代以來，陸續出現了用插銷板操控的程序操控數控車床和用穿孔帶或電子計算機操控的數字操控數控車床，因而在中小批生產中也得到使用。
