多微处理机结构的CNC是把机床数字控制这个总任务划分为子任务(也称为子功能模块)。在硬件方面，以多个微处理机配以相应的接口形成多个子系统，把划分的子任务分配给不同的子系统承担，由各子系统之间的协调动作完成数控。在多微处理机的结构中，有两个或两个以上的微处理机构成的子系统，子系统之间采用紧耦合，有集中的操作系统，共享资源；或者有两个或两个以上的微处理机构成的功能模块，功能模块之间采用松耦合，有多重操作系统有效地实现并行处理。应注意的是，有的CNC装置虽然有两个以上的微处理机，但其中只有一个微处理机能够控制系统总线，占有总线资源， 而其他微处理机成为专用的智能部件，不能控制系统总线，不能访问主存储器。它们组成主从结构，故应归于单微处理机的结构中。