Ein Einsatz von Koordinatenmessgeräten wird erforderlich, wenn eine präzise und schnell durchzuführende Messung von Innen- und Außenmaßen, Abständen zwischen zwei oder mehreren geometrischen Elementen usw. an komplexen rotationssymmetrischen und prismatischen Messkörpern stattfinden sollte. Die Koordinatenmessgeräte machen es in diesen Fällen möglich, dass viele Messpunkte an komplexen Werkstückformen rationell erfasst werden.

Ein Koordinatenmessgerät basiert auf dem Prinzip der Koordinatenmesstechnik. Es besteht aus einem Messkopfsystem, dessen Messbereich durch ein Verfahr- bzw. Positioniersystem mit inkrementeller Weg- oder Winkelsensorik erweitert wird. Zusätzlich sind Soft- und Hardwarekomponenten zur Auswertung der erfassten Koordinatenwerte, zur rechnerischen Korrektur systematischer Messabweichung und zur Steuerung der Verfahrachsen erforderlich.

Ein Koordinatenmesssystem verfügt über ein CNC-gesteuertes Positioniersystem oder ein handgeführtes Verfahrsystem, mit dem das Messkopfsystem (Sensor) und das Messobjekt in ihrer räumlichen Lage relativ zueinander bewegt werden, um die jeweiligen Mess- bzw. Tastpunkte anzufahren. Jede Verfahrachse des Positioniersystems ist mindestens ein Längenmesssystem zugeordnet, das die jeweilige Position mit feiner Auflösung misst. Einzelne Sensormesspunkte können aufgrund der bekannten Positionen der Positioniereinheit somit in ein gemeinsames Koordinatensystem transformiert und miteinander in Verbindung gebracht werden. Üblicherweise dienen als Längenmesssysteme zur relativen Positionsbestimmung der Achsen inkrementale Längenmesssysteme mit elektronischer Messwerterfassung und mit Maßverkörperungen auf materieller (z. B. Glasmaßstab) oder optischer (z. B. Laserinterferometer) Basis. Der Messbereich und das Gerätekoordinatensystem werden durch die Verfahrachsen und deren Führungen, Antriebe und inkrementale Messsysteme festgelegt. Koordinatenmesssysteme konventioneller Bauart besitzen ein kartesisches Gerätekoordinatensystem.