Οι εργαλειομηχανές CNC είναι τόσο ευέλικτες και δυναμικές όσο και το πλήθος των αντικειμένων που δημιουργούν. Ωστόσο, τα περισσότερα μηχανήματα CNC λειτουργούν σε δύο πλαίσια: Ένα σύστημα ανοιχτού ή κλειστού βρόχου.
Σε συστήματα CNC ανοιχτού βρόχου, ο χειριστής θα αναπτύξει τον αριθμητικό έλεγχο του υπολογιστή για την εκάστοτε εργασία και θα δημιουργήσει τον κώδικα g ή το αρχείο εργασίας χρησιμοποιώντας λογισμικό σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD). Στη συνέχεια, ο υπολογιστής αναμεταδίδει τα σωστά βήματα στον ελεγκτή και στους συνδεδεμένους σερβοκινητήρες.
Αυτοί οι κινητήρες χειρίζονται εργαλεία κοπής, όπως τόρνους ή μύλους, κατά μήκος τουλάχιστον δύο αξόνων (Χ και Υ), αν και οι μηχανές CNC υψηλής τεχνολογίας μπορούν να αυξήσουν την ευελιξία και την ακρίβεια μετακινώντας μύλους CNC και άλλα εξαρτήματα γύρω από αρκετούς πρόσθετους άξονες.
Τα συστήματα CNC κλειστού βρόχου παρέχουν δεδομένα ανάδρασης στην οθόνη για την αντιμετώπιση ασυνεπειών ενώ οι μηχανές CNC κινούνται γύρω από το υλικό. Αυτή η επικοινωνία κινητήρα-οθόνης επιτρέπει στα συστήματα κλειστού βρόχου να αλλάζουν την ταχύτητα, τη θέση και τον ρυθμό τροφοδοσίας των μηχανών στροφής και άλλων εργαλειομηχανών CNC σε πραγματικό χρόνο.