तीन-अक्ष सीएनसी मशीनिंग सेंटर की विशेषता यह है कि यह एक समय में केवल एक सतह को मशीन कर सकता है, जो मशीनिंग डिस्क प्रकार के भागों के लिए उपयुक्त है।
एक तीन-अक्ष सीएनसी मशीनिंग सेंटर आम तौर पर तीन अक्षों को संदर्भित करता है जो अलग-अलग दिशाओं में रैखिक रूप से आगे बढ़ते हैं, तीन-आयामी स्थान में काटने के उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए एक साथ काम करते हैं, विभिन्न मशीनिंग संचालन जैसे कि प्लेनर कटिंग, ड्रिलिंग और मिलिंग प्राप्त करते हैं। हालांकि, तीन-अक्ष मशीनिंग केंद्र केवल एक समय में एक सतह को संसाधित कर सकते हैं, जो उन भागों के लिए एक सीमा बन जाता है जिन्हें कई सतहों पर छेद या नाली मशीनिंग की आवश्यकता होती है। इसलिए, तीन-अक्ष मशीनिंग केंद्र कुछ सरल भाग मशीनिंग कार्यों को संभालने के लिए अधिक उपयुक्त हैं, जैसे कि प्लानर संरचनात्मक भागों या रैखिक खांचे का निर्माण।
यद्यपि तीन-अक्ष मशीनिंग केंद्र मशीनिंग सरल भागों में अच्छा प्रदर्शन करते हैं, उनकी सीमाएं अधिक जटिल मशीनिंग आवश्यकताओं के लिए स्पष्ट हो जाती हैं, जैसे कि परिदृश्य जो वर्कपीस की विभिन्न सतहों पर ठीक मशीनिंग की आवश्यकता होती है। इसीलिए जब चार अक्ष और पांच एक्सिस मशीनिंग केंद्रों जैसे अधिक उन्नत मशीनिंग प्रौद्योगिकियों में प्रवेश करते हैं, तो वे अधिक पसंद करते हैं। चार अक्ष और पांच अक्ष मशीनिंग केंद्रों ने रोटेशन कुल्हाड़ियों को जोड़कर, मशीनिंग दक्षता और सटीकता में बहुत सुधार करके वर्कपीस की कई सतहों के एक साथ मशीनिंग प्राप्त की है।