是通過探針與物體表面上的離散點測量出被量測對象的幾何形狀的裝置。CMM中有各種不同類型的探針，包括機械式，光學式，雷射式等等。根據機器，探頭位置可以由操作員手動控制，或者可以由電腦控制。CMM通常根據其在笛卡爾坐標系中的參考位置（XYZ軸）來指定探針的位置。除了沿X，Y和Z軸移動探頭之外，許多機器還允許控制探頭角度以允許測量難以到達的表面。