三次元测量仪的主要原理是将被测物体置于测量空间，获取被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。
具体原理
通过探测传感器与测量空间轴线运动配合
基本原理是通过探测传感器(探头)与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取，然后通过一定的数学计算，完成对所测得点(点群)的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值(名义值)之间的偏差，从而完成对被测零件的检验工作。
用探针与工件边缘碰撞
三次元测量仪的测量原理是用探针(大部分在末端有一个红宝石球)与工件的边缘碰撞得到位置的坐标值，然后减去测量头的半径得到工件的实际坐标值。当测量头接触工件时，它将发出一个信号来获取目标坐标值。经过测量软件的计算和处理，我们可以计算出我们想要的坐标值或尺寸。因此，只需要通过测量位置去拾取点就能获得测量数据。
利用光栅绕射制成的量测系统
三次元测量仪的工作原理是利用光栅绕射所制成的量测系统俗称光学尺，其光源经过瞄准透镜而投射到游动刻度尺和主刻度尺，藉其光波产生 Moire 条纹明暗讯号之原理，由光电管接收其信号，经放大及修正后即可显示出来，其系统及输出信号情形。
总之，三次元测量仪主要是通过三维点测量的仪器，可以精确检查工件的尺寸、形状和几何公差，进行零件检测、形状测量、过程控制等工作，已经被广泛应用于汽车、电子、五金、塑胶、模具等多个领域。
