为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等技术的需要而发展起来的精度极高的加工技术。超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级。到20世纪80年代，加工尺寸精度可达10纳米(1×10-8米)，表面粗糙度达1纳米。超精密加工对工件材质、加工设备、工具、测量和环境等条件都有特殊的要求，需要综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统、计算机控制以及其他先进技术。工件材质必须极为细致均匀，并经适当处理以消除内部残余应力,保证高度的尺寸稳定性,防止加工后发生变形。加工设备要有极高的运动精度，导轨直线性和主轴回转精度要达到0.1微米级,微量进给和定位精度要达到0.01微米级。对环境条件要求严格，须保持恒温、恒湿和空气洁净，并采取有效的防振措施。加工系统的系统误差和随机误差都应控制在 0.1微米级或更小。这些条件是靠综合应用精密机械、精密测量、精密伺服系统和计算机控制等各种先进技术获得的。
加工需要的机械由数显铣床、数显成型磨床、数显车床、电火花机、磨床、加工中心、激光焊接、中走丝、快走丝、慢走丝、外圆磨床、内圆磨床、精密车床等，可进行精密零件的车、铣、刨、磨等加工， 此类机械擅长精密零件的车、铣、刨、磨等加工，可以加工各种不规则形状零件，加工精度可达2μm。
超精密切削加工主要有超精密车削、镜面磨削和研磨等。在超精密车床上用经过精细研磨的单晶金刚石车刀进行微量车削,切削厚度仅1微米左右，常用于加工有色金属材料的球面、非球面和平面的反射镜等高精度、表面高度光洁的零件。例如加工核聚变装置用的直径为800毫米的非球面反射镜，精度可达0.1微米，表面粗糙度为Rz0.05微米。
工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下走刀又叫工作行程，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。制定机械加工工艺过程，必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行的先后顺序，仅列出主要工序名称及其加工顺序的简略工艺过程，称为工艺路线。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。工艺路线拟定须遵循一定的原则。