機械故障是指機械系統（零件、組件、部件、整臺設備的組合）因偏離其設計狀態而喪失部分和全部功能的現象。

數控機床在運行過程中，會產生零件傳動方面的故障：機械零部件受到力、熱摩擦及磨損等多種因素的作用，使傳動副之間的間隙加大，使運動件間的連接松動，產生相互撞擊、振動，直接影響機床的傳動精度和工件的加工質量，嚴重時將會損壞零部件等，這些都屬于零件傳動方面的故障。機床運行過程中還會產生功能型故障：由于機械結構不合理，結構變形，造成傳動件表面剝落、裂紋、變形、不平衡、不對中、接觸不良等，致使執行機構不能完成功能任務或達不到質量要求。在操作過程中也會出現不正常現象：例如主軸變速沒有高速或低速，主軸震動引起工件加工表面變粗糙；主軸卡不緊工件或刀具；工件在運行中飛出，工件加工尺寸有誤等。大多數機械故障是比較穩定的，當然也有少數情況是時而出現時而不出現的。