从结构形式上分，主要分为桥式、悬臂式、水平臂和龙门式（也称门架式）。
桥式坐标测量机是使用最多的一种机器，使用于中等测量空间，精度高。随着测量机自动化程度的提高，在小尺寸测量中用得很广。桥式坐标测量机分固定桥式和活动桥式两种：
活动桥式测量机：采用的最多的一种结构型式。它拥有固定的工作台支撑测量工件和
活动桥。其优点为结构刚性好，承重能力大；缺点为单边驱动时扭摆大，光栅偏置时阿贝误差较大。活动桥式结构可完成中型到大型零件的测量任务，测量准确度较高。相对悬臂式而言，测量的开敞性不好。
固定桥式测量机：高精度测量机通常采用这种结构。固定桥式测量机的优点是结构稳定，整机刚性强，中央驱动偏摆小，光栅在工作台的中央，阿贝误差小，X、Y方向运动的相互独立，相互影响小；缺点是测量对象伴随工作台运动运行速度低，承载能力较少。
悬臂式测量机：这种结构刚性好，操作方便，测量精度高，是小测量空间的测量机的典型形式。
水平臂式测量机：是大测量范围、低精度坐标测量机的典型形式。但其操作性能很好，由于其移动质量小，因而非常快速。在称为“测量机器人”中经常是这种形式的测量机。
龙门式测量机：是超大型机器，水平轴最大可到数十米，由于其刚性要比水平臂式好得多，因而对大尺寸而言具有足够的精度。