确定机床坐标系的原则遵循右手笛卡儿直角坐标系，这是一种惯用的三维空间坐标系统，其中X、Y、Z轴按右手螺旋定则确定。
首先，固定Z轴的选取至关重要。通常，主要传递切削力的主轴被定为Z轴。如果没有主轴，Z轴将垂直于工件的装夹面。如果有多个主轴，应选择与装夹面垂直的那个作为Z轴。
接着是X轴的设定，它始终保持水平且平行于工件装夹面。对于没有回转刀具和工件的机床（如牛头刨），X轴沿主要切削方向。如果有回转工件，X轴可能沿径向并平行于横滑座（如车床、磨床）。对于带刀具回转的机床，根据Z轴的位置和主轴指向，X轴会相应地水平向右。
最后，Y轴的确定遵循右手笛卡儿坐标系，与X和Z轴形成直角。在确定了Z和X轴之后，Y轴的设定变得简单明了。
旋转运动和附加轴的考虑也很重要。旋转运动通过A、B、C轴表示，分别绕X、Y、Z轴。附加轴的移动用U、V、W和P、Q、R表示，旋转则用D、E、F来标记。工件的运动方向与刀具的运动方向相反，用+X'、+Y'、+Z'来表示。
在数控编程时为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化，ISO和我国都拟定了命名的标准。 机床坐标系（ Machine Coordinate Systern ）是以机床原点O为坐标系原点并遵循右手笛卡尔直角坐标系建立的由X、Y、Z轴组成的直角坐标系。 机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。