按測量機的測量范圍分類可將分為小型、 中型與大型。

小型坐標測量機用于測量小型精密的模具、工具、刀具與集成線路板等。這些零件的精度較高，因而要求測量機的精度也高。它的測量范圍，一般是X軸方向（即最長的一個坐標方向）小于500mm。它可以是手動的，也可以是數控的。常用的結構形式有儀器臺式、臥鏜式、坐標鏜式、懸臂式、移動橋式與極坐標式等。

    中型坐標測量機的測量范圍在X軸方向為500mm~2000mm。此類型規(guī)格最多，需求量也最大，主要用于對箱體、模具類零件的測量。操作控制有手動與機動兩種，許多測量機還具有CNC自動控制系統。其精度等級多為中等，也有精密型的。從結構形式看，幾乎包括儀器臺式和橋式等所有形式。

大型坐標測量機的測量范圍在X軸方向應大于2000mm，主要用于汽車與飛機外殼、發(fā)動機與推進器葉片等大型零件的檢測。它的自動化程度較高，多為CNC型，但也有手動或機動的。精度等級一般為中等或低等。結構形式多為龍門式（CNC型，中等精度）或水平臂式（手動或機動，低等精度）。此外，還有一些采用非正交坐標系的大型測量機。

    按照測量精度有低精度、中等精度和高精度的測量機。低精度的主要是具有水平臂的三坐標劃線機。中等精度及一部分低精度測量機常稱為生產型的。生產型的常在車間或生產線上使用，也有一部分在實驗室使用。高精度的稱為精密型或計量型，主要在計量室使用。

低、中、高精度三坐標測量機大體上可這樣劃分：低精度測量機的單軸最大測量不確定度大體在1×10¯⁴L左右，而空間最大測量不確定度為（2-3）×10¯⁴L，其中L為最大量程；中等精度的三坐標測量機，其單軸與空間最大測量不確定度分別約為1×10¯⁵L和（2-3）×10¯⁵L；精密型的則分別小于1×10¯⁶L和（2-3）×10¯⁶L。上述劃分不是絕對的，隨著生產技術的進步與誤差補償技術的應用，也隨著對產品質量要求的提高，測量機的測量不確定度在不斷減小�，F已出現一些超高精度的測量機，例如在1m量程下空間測量精度為亞微米級的測量機，以及一些小量程的納米級的測量機，但這些機器目前還不是商品。

   還可以按照其它指標對三坐標測量機進行分類。例如只帶光學測頭（CCD攝像頭等）的三坐標測量機，常稱為光學測量機。也可以根據采用的標尺和導軌形式等，對三坐標測量機進行分類。