เครื่องมือกล CNC มีความหลากหลายและคล่องตัวเท่ากับอุปกรณ์ต่างๆ มากมายที่สร้างขึ้น อย่างไรก็ตาม เครื่องจักร CNC ส่วนใหญ่ทำงานภายใต้กรอบการทำงานสองแบบ ได้แก่ ระบบวงเปิดหรือระบบวงปิด
ในระบบ CNC แบบวงจรเปิด ผู้ปฏิบัติงานจะพัฒนาระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับงานที่รับผิดชอบ และสร้างรหัส G หรือไฟล์งานโดยใช้ซอฟต์แวร์ออกแบบด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ (CAD) จากนั้น คอมพิวเตอร์จะถ่ายทอดขั้นตอนที่ถูกต้องไปยังตัวควบคุมและมอเตอร์เซอร์โวที่เชื่อมต่ออยู่
มอเตอร์เหล่านี้จะควบคุมเครื่องมือตัด เช่น เครื่องกลึงหรือเครื่องเจียร ไปตามแกนอย่างน้อย 2 แกน (X และ Y) แม้ว่าเครื่อง CNC ระดับไฮเอนด์จะเพิ่มความคล่องตัวและความแม่นยำได้โดยการเคลื่อนย้ายเครื่องกัด CNC และอุปกรณ์เสริมอื่นๆ ไปรอบๆ แกนเพิ่มเติมอีกหลายแกนก็ตาม
ระบบ CNC แบบวงจรปิดจะให้ข้อมูลตอบกลับไปยังมอนิเตอร์เพื่อแก้ไขความไม่สอดคล้องกันในขณะที่เครื่อง CNC เคลื่อนที่ไปรอบๆ วัสดุ การสื่อสารระหว่างมอเตอร์กับมอนิเตอร์นี้ช่วยให้ระบบวงจรปิดสามารถเปลี่ยนแปลงความเร็ว ตำแหน่ง และอัตราป้อนของเครื่องกลึงและเครื่องมือกล CNC อื่นๆ ได้แบบเรียลไทม์