CNC-fresemaskinen er en typisk type CNC-maskinverktøy, og dens grunnleggende konfigurasjon følger de generelle strukturelle prinsippene til slike maskiner. Viktige funksjonelle komponenter inkluderer CNC-kontrollenheten, spindel, arbeidsbord, maskinseng/søyle og føringsveier. Mekanisk består en typisk CNC-fresemaskin av flere hoveddeler: basiskomponentene, hoveddrivsystemet, matedrivsystemet, roterende arbeidsbord og annet mekanisk tilbehør.
Det er to primære strukturelle design for maskinsengen: portaltypen og den vertikale bearbeidingssenterkonfigurasjonen. Begge har rasjonelle oppsett og høy stivhet; basen er utstyrt med justeringsbolter for å lette utjevningen. Fresehodesammenstillingen omfatter en motor og en spindel; spindeldrevet bruker vanligvis en børsteløs motor, servomotor eller høy-innbygd-spindelmotor. Spindelen støttes av høy-presisjonslagre for å sikre rotasjonsnøyaktighet og stivhet, og er utstyrt med en rask verktøy-byttemekanisme. I tillegg utgjør fresehodeenheten en del av det vertikale matedrivverket.
Arbeidsbordet og salen støttes av de horisontale føringene på løfteplattformen. Lengdemating av arbeidsbordet drives av en servomotor montert i høyre ende, og oppnår lineær bevegelse via en kuleskrueenhet; lineære føringer med høy-presisjon brukes for salens langsgående og tverrgående føringsflater. Den løftende plattformen driver salen for tverrgående matebevegelse, ved å bruke et transmisjonsprinsipp som er identisk med arbeidsbordets langsgående mating.
CNC-systemet fungerer som maskinens kjernekontrollenhet. Vanlige merker inkluderer FANUC (Japan), Heidenhain (Tyskland), Syntec og Baoyuan (Taiwan), samt GSK og KND (Kina). Kjølesystemet-som består av en kjølevæskepumpe, tilførsels- og returrør, brytere og dyser-kjøler ned skjæresonen. Smøresystemet bruker en automatisk oljepumpe for å levere smøremiddel til spindelhylsen, føringsveiene og kuleskruene via en oljefordeler.
De roterende sylindriske multi-skjærerne som brukes i CNC-freser er vanligvis kjent som endefreser; de er i stand til å bevege seg langs forskjellige akser, og brukes til å bearbeide funksjoner som smale hulrom, spor og ytre konturer. Maskinverktøy som brukes til freseoperasjoner er kjent som fresemaskiner; CNC-fresemaskiner refererer vanligvis til CNC-maskineringssentre. Freseoperasjoner-som omfatter både manuell og CNC-fresing-utføres i maskinverksteder.
CNC-fresemaskiner har alle maskineringsevnene til konvensjonelle fresemaskiner, men kan også bearbeide komplekse funksjoner som plane hulrom, ytre konturer og romlige buede overflater.
CNC-freseprosessen er vanligvis delt inn i stadier som grovbearbeiding, halv-bearbeiding og etterbehandling.

