超精密加工是為適應現代高新科技發展的要求而發展起來的先進制造技術，它的成功實現，不僅取決于機床、刀具和工藝方法，也還取決于測量和控制技術，即含機、光、電、傳感技術和計算機技術等。它是多種學科新技術成果的綜合應用，但也對許多高新科技的發展與進步起著推動的作用。因此超精密加工已成為發展現代高新技術，特別是發展現代武器裝備的基礎技術，也是衡量一個國家科技水平的重要標志之一。在總體布局設計上，超精密加工機床的結構應分成承載部分和計量部分。此時，機床所能實現的精度在很大程度上取決于測量系統的有效性。因此，一般采用像激光干涉儀這樣的高精度、高分辨率的儀器作測量裝置，并將其單獨安裝在氣浮支承的計量支架上，而且不僅安裝測量裝置時要遵守阿貝原理，在更廣義理解上，也要遵守阿貝原理。阿貝原理要求，測量軸要接近于刀尖，以便消除按杠桿原理放大誤差的可能性。從這一立場出發，導軌和測量裝置應位于同一水平面上，在機床的承載系統中要避開采用懸伸和剛度不恒定的構件。導軌是超精密加工機床上保證實現精密微量進給的重要要素之一，雖有多種形式可供選擇，但采用得最為廣泛的是液體靜壓導軌和氣浮導軌。前者的剛度可達6KN~8KN/μm，并能保證位移精度0.02μm~0.04μm/400mm行程；後者的剛度為1KN~2KN/μm，當氣膜厚度為4μm~8μm時，也能保證與液體靜壓導軌一樣的位移精度。液體靜壓和氣浮導軌的直線性均可高達0.02μm/100mm。

在機床整體和各部件所完成的功能分配方面，在多數情況下，一臺機床只實現一種加工方法，每個部件也只完成一個固定的功能運動。這樣做的目的是簡化機床結構和更易于根據精度指標進行優化，而無需采取妥協（折衷）的辦法。這一點是與目前一般機床的設計發展趨勢――復合化，擴大工藝可能性是不一樣的，或者說是正好相反的。 為了保證超精密加工的目標順利實現，超精密加工機床設計必須考慮采用主動控制的隔振系統和在線的誤差自動補償技術。這是因為很難保證所要求的零件制造精度，同時也很難完全消除振動和熱因素帶來的負面影響。