주조(鑄造)·단조(鍛造) 등으로 만든 기계부품을 가공하는 기계.
기계를 만드는 기계라고도 하며, 기계공업의 기초가 되는 중요한 기계이다.

넓은 뜻으로 단조·압연(壓延)·프레스·전단(剪斷) 등의 가공기계까지 포함시키는 경우도 있으나, 일반적으로는 기계공작의 기초가 되는 절삭·연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계를 말한다.

피가공물을 소정의 모양으로 깎아내기 위하여 바이트·드릴빗·밀링커터와 같은 커터를 사용하여, 피가공물 또는 커터를 회전시키거나 왕복운동시켜 강제적으로 절삭가공한다.

【역사】 나무를 깎아서 원형봉(圓型棒)을 만드는 일은 오랜 옛날부터 있었으므로, 이를 위한 간단한 장치도 일찍부터 만들어졌다.

10세기가 지나자, 잘 휘는 판자를 천장에 매달아 한쪽 끝을 고정시키고 다른 끝에 줄을 매어, 이 줄의 아래쪽을 원형봉에 감은 다음, 밑에 있는 발판에 매어서 발로 이 발판을 밟음으로써 원형봉을 회전시키고, 여기에 피가공물을 고정시켜 원형봉과 함께 회전하게 한다.
커터를 손으로 조작하며 가공하는 기계가 만들어져서, 원형봉을 깎는 공작기계로서 널리 사용되었다. 천장에 고정시킨 이 휨판을 영어로 ‘lath’라 하며, 이것이 선반(lathe)의 어원(語源)이 되었다.

공작기계의 종류는 대단히 많으나, 크게 나누면 범용(汎用)공작기계와 전용(專用)공작기계로 분류된다.
옛날부터 사용되고 있는 것은 범용공작기계로, 가공물의 재질·종류 등 상당히 넓은 범위에 걸쳐 가공할 수 있다.
절삭속도도 넓게 변화시킬 수 있으며, 가공방식도 많은 것을 할 수 있게 되어 필요에 따라 가공조건을 선택하여 어떠한 것이라도 가공이 쉽게 되도록 만들어져 있다.

전용공작기계는 단지 한 종류만 가공할 수 있도록 되어 있다. 재료의 설치·가공속도·이송속도 등 모두가 한 종류이며, 변화시킬 수 없다. 따라서, 전용기의 구조는 비교적 간단하고 조작도 수월하며 경제적이므로, 대량생산용이다.
자동차의 엔진블록 가공용인 트랜스퍼머신도 여러 개의 전용기를 조합한 것으로, 규모는 상당히 크지만 전용기의 일종이다. 시계의 부품 제작용 자동기계도 전용기이다.

공작기계에는 피공작물을 절삭할 때 공작물을 회전시키고 커터를 직선운동시키는 것과 커터를 회전시키고 공작물을 직선운동시키는 것이 있다.
또 양쪽 모두 회전운동으로 절삭하는 것이 있고, 양쪽 모두 직선운동으로 절삭하는 것도 있다. 그리고 공작물의 설치 위치, 커터의 장치 위치, 공작물과 커터의 상호 위치 등도 다양하므로, 이들을 조절하는 장치도 붙어 있다.

절삭하는 경우의 운동방식으로 보면 회전운동에 의한 절삭방식을 취하는 것에는 공작물이 회전하는 선반·터릿선반 등이 있고 커터가 회전하는 것으로는 밀링머신·보링머신·드릴링머신·연삭기 등이 있다.
직선운동 절삭방식을 취하는 것으로는 셰이퍼·플레이너·슬로터·브로칭머신 등이 있다. 특수한 것으로 상당히 복잡한 구조를 가진 기어절삭기·나사절삭기 등이 있다.

최근에 개발되어 실용화된 방전(放電) 가공기·초음파가공기 등도 공작기계의 일종이지만 이것들은 회전부분이 하나도 없다. 종래의 공작기계에서는 가공이 불가능했던 경질재료(硬質材料) 또는 6각형이나, 7각형과 같은 복잡한 모양의 가공도 쉽게 할 수 있다.

최근의 공작기계는 정확하고 빠르게 가공하는 것을 목표로 자동화·고속화되어 가고 있다. 트랜스퍼머신과 수치제어 공작기계는 실용기에 들어섰다.
수치제어 공작기계란 절삭공구의 움직임이나 주축(主軸)의 회전수 등을 설계도의 요구대로 미리 펀치테이프에 기록해 두고, 그것을 제어장치에 넣어 가공하는 것이다.
복잡한 모양의 것을 정확하게 자동적으로 가공할 수 있으며, 또 이 테이프를 보존함으로써 동일한 물건을 언제든지 제작할 수 있다. 수치제어 공작기계의 일종이라 할 수 있는 머시닝센터도 주목할 만하다.