五轴卧式加工中心所采用的机床通常称为五轴机床或五轴加工中心。五轴加工常用于航天领域，加工具有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等。在描述数控机床的运动时，采用右手直角坐标系；其中平行于主轴的坐标轴定义为z轴，绕x、y、z轴的旋转坐标分别为A、B、C。通常五轴联动是指x、y、z、A、B、C中任意90个坐标的线性插补运动。
五轴卧式加工中心的回转轴结构有两种方式：
一种是通过主轴头的回转实现五轴联动。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，即C轴。回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达90度以上，实现上述同样的功能。
这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，航空、船舶等领域的大型零部件都适合在这类加工中心上加工。
这种结构的加工中心在高精度模具曲面加工领域的应用非常多，这是工作台回转式五轴加工中心难以做到的。
另一种是通过工作台回转实现五轴联动。机床床身上的工作台可以环绕X轴回转（A轴），A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台，可以环绕Z轴回转（C轴），C轴都是360度回转。
这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面。
这种结构的加工中心主轴的结构比较简单、主轴刚性非常好、制造成本比较低，但一般工作台不能太大、承重也较小。
