三坐標(biāo)測量中常使用三種類型的坐標(biāo)系，它們是直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系（或極坐標(biāo)系）和球坐標(biāo)系。這三種坐標(biāo)系用于不同的測量目的和對象。對于圓柱類零件、球類零件和凸輪狀零件，采用柱坐標(biāo)系（或極坐標(biāo)系）和球坐標(biāo)系表示測量結(jié)果更為簡潔明確。由于直角坐標(biāo)系可用于線性轉(zhuǎn)換矩陣實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換，故在三坐標(biāo)測量中大都以直角坐標(biāo)系作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。當(dāng)希望用柱坐標(biāo)系（或極坐標(biāo)系）或球坐標(biāo)系表示測量結(jié)果時(shí)，只需將直角坐標(biāo)系中的測量結(jié)果轉(zhuǎn)換到所需的坐標(biāo)系中表示即可。三坐標(biāo)
    根據(jù)坐標(biāo)系形成的先后順序，通常三坐標(biāo)測量軟件中至少設(shè)有三個(gè)坐標(biāo)系。
    1）機(jī)器坐標(biāo)系 開機(jī)時(shí)以測頭所在位置為原點(diǎn)，以X，Y，Z三個(gè)導(dǎo)軌方向?yàn)樽鴺?biāo)軸所構(gòu)成的直角坐標(biāo)系，稱為機(jī)器坐標(biāo)系。
    2）基準(zhǔn)坐標(biāo)系 基準(zhǔn)坐標(biāo)系又稱為坐標(biāo)系，它是以三坐標(biāo)測量機(jī)工作臺上一固定不變的點(diǎn)為基準(zhǔn)建立的一個(gè)參考基準(zhǔn)，使得在變換了測頭，甚至在關(guān)機(jī)后重新啟動(dòng)的情況下，仍能根據(jù)它重新恢復(fù)各要素之間的位置關(guān)系。基準(zhǔn)坐標(biāo)系通常是通過測量一個(gè)固定在三坐標(biāo)測量機(jī)工作臺上的標(biāo)準(zhǔn)球，以它的球心為原點(diǎn)坐標(biāo)所建立起來的坐標(biāo)系。也可以是以三根光柵尺的零位，或限程裝置作為各坐標(biāo)軸原點(diǎn)而建立起來的坐標(biāo)系。
    3）工作坐標(biāo)系數(shù) 這是在被測工件上建立起來的坐標(biāo)系，是為了修正被測工件擺放誤差而建立的坐標(biāo)系。如前所述，它的作用等效于使用傳統(tǒng)測量儀器在測量之前所作的精確找正。
    現(xiàn)代的三坐標(biāo)測量機(jī)軟件，一般都允許用戶同時(shí)建立多個(gè)工作坐標(biāo)系，以方便用戶測量的需要。