כלי מכונת CNC מורכבים בעיקר מחמישה חלקי ליבה הפועלים יחד כדי להשיג עיבוד אוטומטי-בדיוק גבוה:
התקני קלט/פלט: משמשים כממשק-המחשב האנושי-כולל לוחות הפעלה, מקלדות ויציאות תקשורת-אחראי על טעינת תוכניות עיבוד שבבי והצגת מצב הפעולה של הציוד.
יחידת CNC: ה"מוח" של כלי המכונה, המורכב מחומרה (CPU, זיכרון) ותוכנה; הוא מבצע חישובי פענוח ואינטרפולציה ומוציא פקודות בקרה לרכיבים שונים.
מערכת סרוו: מערכת זו כוללת מנועי סרוו וכוננים, ממירה פקודות CNC לתנועות מדויקות של רכיבי מכונה; עם שוות דופק שמגיעות ל-0.001 מ"מ, הוא קובע ישירות את דיוק העיבוד.
התקני זיהוי ומשוב: באמצעות רכיבים כגון קנה מידה ליניארי ומקודדים, התקנים אלו לוכדים-נתונים בזמן אמת על תזוזה ומהירות בפועל ומחזירים אותם למערכת, תוך יצירת בקרת לולאה סגורה-לתיקון סטיות תנועה.
גוף כלי מכונה: המבנה המכני-כולל המיטה, הציר, שולחן העבודה ומגזין הכלים-שנועד לקשיחות גבוהה כדי לתמוך בכל הפעולות המכניות הכרוכות בתהליך החיתוך.
התקני עזר: כוללים מערכות תומכות כגון קירור, שימון, הסרת שבבים ויחידות פנאומטיות/הידראוליות, המבטיחות שכלי המכונה פועל ביציבות לאורך תקופות ארוכות.
