El desarrollo de máquinas herramienta de ultraprecisión es un requisito previo importante para el desarrollo del mecanizado de ultraprecisión. En los últimos años, los países desarrollados han desarrollado con éxito una variedad de máquinas herramienta avanzadas de mecanizado de ultraprecisión. La dirección de desarrollo de las máquinas herramienta de ultra precisión es mejorar aún más la precisión de las máquinas herramienta de ultra precisión, desarrollar máquinas herramienta de ultra precisión a gran escala y desarrollar máquinas herramienta de ultra precisión multifuncionales y de alta eficiencia para propósitos especiales.
Estados Unidos, Gran Bretaña, Alemania y otros países comenzaron a producir máquinas-herramienta de ultraprecisión en la década de 1970 (Japón en la década de 1980), y pueden suministrarlas en lotes. En términos de máquinas-herramienta de ultraprecisión a gran escala, el Laboratorio Nacional LLL de los Estados Unidos desarrolló con éxito dos tornos de diamante de ultraprecisión a gran escala en 1986: uno es un torno de diamante DTM-3 horizontal con un diámetro de mecanizado de 2,1m, y el otro tiene un diámetro de mecanizado de 1,65m. El torno de diamante óptico grande vertical LODTM. Entre ellos, el torno de diamante óptico grande vertical LODTM es reconocido como la máquina herramienta de ultraprecisión con la precisión más alta del mundo. Posteriormente, Estados Unidos desarrolló una rectificadora de precisión CNC de 6-ejes a gran escala para rectificar con precisión grandes espejos ópticos.
El Centro de Mecanizado de Precisión británico Cranfield desarrolló con éxito la rectificadora CNC multifunción de tres coordenadas OAGM-2500 en 1991 (área de la mesa 2500 mm × 2500 mm), que puede procesar (rectificar, tornear) y medir superficies de precisión de forma libre. La máquina herramienta adopta el método de empalmar piezas de trabajo y también puede procesar grandes espejos con un diámetro de 7,5 m en telescopios astronómicos.
Las máquinas herramienta de ultraprecisión para propósitos especiales, multifunción y de alta eficiencia de Japón se han desarrollado rápidamente, lo que ha desempeñado un buen papel en la promoción del desarrollo de las industrias de microelectrónica y electrodomésticos de Japón.