按主轴数目，自动车床分单轴和多轴两大类。前者主要有单轴纵切、单轴转塔和单轴横切3种型式;后者则主要有顺序作业的和平行作业的两种，并按主轴的配置又有立式和卧式之分。机床一般采用凸轮和挡块自动控制刀架、主轴箱的运动和其他辅助运动。单轴纵切自动车床（图1）以冷拔棒料为坯料,工作除旋转外还随主轴箱作纵向进给，刀架作横向切入和进给，可获得较高的加工精度。机床还配有钻孔、铰孔(见铰削)和切螺纹的附件，是仪表工业的重要机械加工设备。单轴转塔自动车床具有转塔刀架和多个横向刀架，可用多种刀具顺序切削，适合于加工形状复杂的小工件。单轴横切自动车床的主轴箱和刀架均不作纵向进给运动，而由成形刀具的横向进给运动完成切削加工。这种机床仅用于加工形状简单、 尺寸较小的销、 轴类工件。顺序作业多轴自动车床（图2）的多根 （通常有4、6、8根）主轴装在可周期性转位的主轴鼓内，装夹在主轴中的坯料顺序经过各工位完成不同工序的加工，并在个工位切断或卸下。这种车床适合于加工形状较为复杂的工件。平行作业多轴自动车床有位置固定的几根（一般为2或4根）主轴，同时在几个工位上进行相同工序的加工，适合于加工形状简单的工件。

以凸轮和挡块作为控制元件的自动车床工作稳定可靠，在自动车床中仍占多数。但工件改变时要重新设计和制造凸轮，并需花费较多时间调整机床，故只适用于大批、大量生产。20世纪50年代以来，陆续出现了用插销板控制的程序控制自动车床和用穿孔带或电子计算机控制的数字控制自动车床，因而在中小批生产中也得到应用。