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三坐标测量机出现以前，测量空间三维尺寸已经有一些原始的测量方法，如采用高度尺和量规等通用量具在平板上测量，以及采用专用量规、心轴、验棒等量具测量孔 的同轴度及相互位置精度。这种 方法劳动强度大、效率低、精度不易保证。专用量规制造成本高，使用麻烦，即使是 熟练的测量人员也难以获得稳定的、精确的测量结果。另一种 方法是 采用坐标钟床测量，即在钟床上利用它的三坐标机构，在轴上安装测微仪，对工件进行三维测量。这些传统的测量方法既费力又费时，亦不易达到精度要求。
进入60年代以来，工业生产有了很大的发展，特别是 机床、机械、汽车、航空航天和电子工业兴起后，各种 复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术与仪器，因而体现三维测量技术的三坐标测量机应运而生，并迅速发展和日趋完善。三维测量是 基于以下的客观要求而发展起来的。越来越多的工件需要进行空间三维测量，而传统的测量方法不能满足生产的需要；由于机械加工、数控机床加工及自动加工线的发展，生产节拍的加快，加工一个零件仅有几十分钟或几分钟，要求加快对复杂工件的检测；随着生产规模日益扩大，加工精度不断提高，除了需要高精度三坐标测量机在计量室检测外，为了便于直接检测工件，测量往往需要在加工车间中进行，或将测量机直接串连到生产线上。检验的零件数量加大，科学化管理程度加强，因而需要各种 精度的坐标测量机，以满足生产的需要；实现反向工程的需要，例如随着模具生产的发展，往往采用按制好的工件模型去仿制模具，故需要三维扫描测量出工件轮廓曲线的数据。根据这些数据编制加工的程序，然后将程序输入到数控机床进行加工。因此需要与“数控机床”或“加工中心”相配合的三维检测技术。
在这个基础上，三坐标测量机出现了，这标志计量仪器从古典的手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。
三坐标测量机在下述方面对三维测量技术有重要作用。
1)解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量，例如箱体零件的孔 径与孔 位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测。
2)提高了三维测量的测量精度，目前对于车间检测用的三坐标测量机，每米测量精度达0.003~0.004mm。
3)由于三坐标测量机可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统，从而促进了自动生产线的发展。
4)随着三坐标测量机的精度不断提高，自动化程度不断发展，促进了三维测量技术的进步，大大提高了测量效率。尤其是 计算机的引入，不但便于数据处理，而且可以完成数字编程控制功能，在某些情况下可缩短测量时间达95%。
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