五軸聯動加工中心有高效率、高準確的特點，主軸前端是一個回轉頭，能自行環繞Z軸360°，成為C軸，回轉頭上還有帶可環繞X軸旋轉的A軸，一般可達±90°以上，實現上述同樣的功能。這種設置方式的優點是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計的非常大，飛機龐大的機身、汽車機殼都可以在這類加工中心上加工。這種設計使得在使用球面銑刀加工曲面時，當刀具中心線垂直于加工面時，由于球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質量會很差，采用主軸可以回轉的設計，令主軸相對工件轉過一個角度，使銑刀避開頂點切削，保證有一定的加工速度，可提高零件的表面加工質量。這種結構非常受模具高精度曲面加工的歡迎，這是老式加工中心難以做到的。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了光柵反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，制造成本也較高。

　　五軸聯動加工技術在一個復雜形狀的表面需要用5個獨立軸共同進行數控插補運動才能獲得光順平滑形面的加工技術。雖然從理論上講任何復雜表面都可用X、Y、Z三軸坐標來表述，但實際加工刀具并不是一個點，而是有一定尺寸的實體，為了避免對空間扭曲面加工時出現刀具與加工面間的干涉以及保證曲面各點的切削條件的一致性，需要調整刀具軸線與曲面法矢間在兩維方向上的夾角。

　　五軸聯動加工中心的軸數是指加工同一表面時所需獨立運動的軸的數量，而非指該數控擁有的可控制軸的數量。例如龍門銑床為保證橫梁升降的平行性，需要左右兩根驅軸W1，W2同步運動，也就是以W1為主動軸，而使W2軸與之保持同步。因此，它們只能作為1根獨立運動軸。另外如果復雜雕塑表面具有回轉體特征的話，不需要Y軸運動，可以在數控車床或車削中心上實現。