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1952年，数控机床诞生。
1959年，数控系统开始广泛采用晶体管和印制电路板（PCB）。
1965年，随着小规模集成电路的广泛应用，数控机床的可靠性得到进一步提高。
以上三代系统都是采用专用控制计算机的硬接线数控系统，我们称之为硬线系统，统称为普通数控系统（NC）。
随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降，激烈地冲击着市场。数控系统的生产厂家认识到，采用小型计算机来取代专用控制计算机，经济上是合算的，许多功能可以依靠编制专用程序存在计算机的存储器中，构成所谓控制软件而加以实现，从而提高系统的可靠性和功能。这种数控系统称为第四代系统，即计算机数控系统（CNC）。
但是，计算机技术的发展是日新月异的，就在1970年前后，美国英特尔（Intel）公司开发和使用了四位微处理器，微处理芯片渗透到各个行业，数控技术也不例外。我们把以微处理机技术为特征的数控系统称为第五代系统（MNC）。
从数控系统的发展来看，数控机床已发展了五代。在实际应用中，除了机床行业，数控技术还应用在其他部门，产生了各种数控设备。最初，人们考虑的是如何提高一台设备的自动化程度。例如，增加控制坐标轴的个数，如多轴数控系统（目前世界上的数控系统，最多控制的轴数是24轴）。又如，在一台设备上实现多工序自动控制，“加工中心”就是一台多工序数控机床，在一台机床上，可以实现车、铣、钻、镗、攻丝等多种功能。后来，人们发现电子计算机处理数据的速度比数控设备的加工速度快，利用一台计算机可控制多台数控设备，我们习惯称之为群控系统或直接数控系统（DNC）。
当前，国内外在数控装置、机床结构等的研究与开发方面不断取得成果，其水平和功能也日臻提高和完善，出现了新的发展特点。
目前，数控技术发展的趋势主要体现在如下6个方面。
1）机床的高速化、精密化、智能化、微型化 随着轻合金材料在汽车、航空/航天等工业中的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展方向。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。
2）五轴联动加工和复合加工机床 一般认为，1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效率。随着数控技术的发展，实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本也大幅度降低，促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床的发展。
3）新结构、新材料及新设计方法 机床的高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分析对机床构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构以及采用空心焊接结构和使用铝合金材料等已经开始从实验室走向实用。
4）开放式数控系统 所谓开放式数控系统，就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。开放式数控系统有如下三种形式。
【全开放系统】 即基于PC的数控系统，以PC为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。
【嵌入系统】 即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。
【融合系统】 在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，增强人机界面功能。
开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
5）可重组制造系统 随着产品更新换代速度的提高，专用机床的可重构性和制造系统的可重组性日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以对制造系统进行快速重组和配置，以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液体和气体，以及控制软件的接口规范化和标准化是实现可重组性的关键。
6）虚拟机床和虚拟制造 在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床尚未制造出来之前，就能够评价机床设计的正确性和使用性能，及早发现设计过程的各种失误，减少损失，提高新机床的开发质量。
我国从1958年开始研究数控机械加工技术，20世纪60年代针对壁锥、非圆齿轮等复杂形状的工件研制出了数控壁锥铣床、数控非圆齿轮插齿机等设备，保证了加工质量，减少了废品，提高了效率，取得了良好的效果。
20世纪70年代，针对航空工业等加工复杂形状零件的急需，我国从1973年以来组织了数控机床攻关会战，经过3年努力，到1975年已试制生产了40多个品种300多台数控机床。据国家统计局的资料，1973—1979年，7年内全国累计生产数控机床4108台（其中约3/4以上为数控线切割机床）。从技术水平来说，我国大致已达到国外60年代后期的技术水平。为了扬长避短，以解决用户急需，并争取打入国际市场，1980年前后，我国采取了暂时从国外（主要是从日本和美国）引进数控装置和伺服驱动系统，为国产主机配套的方针，几年内大见成效。1981年，我国从日本发那科（FANUC）公司引进了5、7、3等系列的数控系统和直流伺服电动机，直流主轴电动机技术，并在北京机床研究所建立了数控设备厂，当年底开始验收投产，1982年生产约40套系统，1983年生产约100套系统，1985年生产约400套系统，伺服电动机与主轴电动机也配套生产。这些系统是国外70年代的水平，功能较全，可靠性比较高，这样就使机床行业发展数控机床有了可靠的基础，使我国的主机品种与技术水平都有较大的发展与提高。1982年，青海第一机床厂生产的XHK754卧式加工中心，长城机床厂生产的CK7815数控车床，北京机床研究所生产的JCS018立式加工中心，上海机床厂生产的H160数控端面外圆磨床等，都能可靠地进行工作，并陆续形成了批量生产。1984年，仅机械工业部门就生产数控机床650台，全国当年总产量为1620台，已有少数产品开始进入国际市场，还有几种合作生产的数控机床返销国外。1985年，我国数控机床的品种已有了新的发展，除了各类数控线切割机床，其他各种金属切削机床（如各种规格的立式、卧式加工中心，立式、卧式数控车床，数控铣床，数控磨床等）也有了极大的发展，新品种总计45种。到1989年底，我国数控机床的可供品种已超过300种，其中数控车床约占40%，加工中心约占27%。
机床是一个国家制造业水平的象征，而五轴联动数控机床系统代表机床制造业最高境界，是一个国家工业发展水平的重要标志。五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件的加工而出现的。随着机床复合化技术的不断发展，在数控车床的基础上，又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的加工效率相当于两到三台三轴机床，可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，并且可以大大节约占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。五轴联动机床的使用还可以让工件的装夹变得简单，加工时不需要特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高了模具加工精度。另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削长度，减小切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。采用五轴联动机床加工模具可以很快完成模具加工，交货快，更好地保证模具的加工质量，使模具加工和修改变得更加简单。在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀，球头铣刀在模具加工中带来的好处非常明显，但是如果用立式加工中心，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四/五轴联动机床加工技术加工模具，则可以克服上述不足。
长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，这些国家对中国、苏联等国家实行封锁禁运。因此，该技术和设备在军事领域一直都非常敏感，如20世纪80年代曾引发轰动一时的美、日制裁苏联的“东芝事件”：日本东芝公司卖给苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，使美国间谍船的声呐监听不到苏联潜艇的声音，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策为由，要惩处东芝公司。
随着国民经济的迅速发展和国防建设的需要，我国迫切需要大量高档的数控机床。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99展览会上国产五轴联动数控机床第一次登上机床市场的舞台。自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以来，北京机电研究所、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业也相继开发出五轴联动数控机床。
当前，国产五轴联动数控机床在品种上已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，以适应不同大小尺寸的复杂零件加工，加上五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等的开发，基本满足了国内市场的需求。精度上，北京机床研究所的高精度加工中心、宁江机械集团股份有限公司的NJ25HMC40卧式加工中心和交大昆机科技股份有限公司的TH61160卧式镗铣加工中心都具有较高的精度，可与发达国家的产品相媲美。现在，江苏多棱、济南二机床、北京机电研究院、宁江机床、桂林机床、北京一机床等企业的产品已获得国内市场的认同。
2013年7月31日上午，由大连科德制造的高精度五轴立式机床启运出口德国。工信部装备司副司长王卫明表示：“这一高档数控机床销往西方发达国家，是中国机床制造行业的重要里程碑。”这一切说明，我国的机床数控技术已经进入了一个新的发展时期。预计在不远的将来，我国将会赶上和超过世界先进国家的水平。