机床设备大修在十五世纪的机床雏形，由于制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工机床，以及水力驱动的炮筒镗床。1501年左右，意大利人列奥纳多·达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图，其中已有曲柄、飞轮、轴承等新机构。中国明朝出版的《天工开物》中也载有磨床的结构，用脚踏的方法使铁盘旋转，加上沙子和水来剖切玉石。
工业革命导致了各种机床的产生和改进。十八世纪的工业革命推动了机床的发展。1774年，英国人威尔金森(全名约翰·威尔金森)发明了较细致的炮筒镗床。次年，他用这台炮筒镗床镗出的汽缸，满足了瓦特蒸汽机的要求。为了镗制更大的汽缸，他又于1775年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床，促进了蒸汽机的发展。从此，机床开始用蒸汽机通过曲轴驱动。
1797年，英国人莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架，能实现机动进给和车削螺纹，这是机床结构的一次重大变革。莫兹利也因此被称为"英国机床工业之父"。
19世纪，由于纺织、动力、交通运输机械和军火生产的推动，各种类型的机床相继出现。1817年，英国人罗伯茨创制龙门刨床;1818年美国人惠特尼(全名伊莱·惠特尼)制成卧式铣床;1876年，美国制成外圆磨床;1835和1897年又先后发明滚齿机和插齿机。
世界早条数控生产线诞生于1968年。英国的毛林斯机械公司研制成了早条数控机床组成的自动线。不久，美国通用电气公司提出了"工厂自动化的先决条件是零件加工过程的数控和生产过程的程控"。于是，到1970年代中期，出现了自动化车间，自动化工厂也已开始建造。1970年至1974年，由于小型计算机广泛应用于机床控制，出现了三次技术突破。一次是直接数字控制器，使一台小型电子计算机同时控制多台机床，出现了"群控";二次是计算机辅助设计，用一支光笔进行设计和修改设计及计算程序;第三次是按加工的实际情况及意外变化反馈并自动改变加工用量和切削速度，出现了自适控制系统的机床。
经过100多年的风风雨雨，机床的家族已日渐成熟，终于成了机械领域的"工作母机"。
