该中心依托于北京机床研究所，以满足超精密加工制造为主要目标，系统地研究超精密加工机理、超精密机床设计、超精密机床及功能部件制造、超精密检测、超精密加工工艺、超精密制造环境以及超精密制造成套工程技术。通过工程化、产业化开发，促进超精密机床技术的研究和应用推广，向相关行业提供超精密制造装备和技术服务、提供研究实验平台、培养行业人才，从而提高我国超精密机床的制造能力，缩短与国外先进国家的差距，打破国外对我国的技术封锁，为我国尖端技术、国防工业和整体制造业水平的提高提供技术与装备的保证。形成超精密制造领域的技术创新与产品研发中心，技术信息中心，培训中心，测试、试验与评价中心以及产业化、工程化孵化与技术应用推广中心。

国家超精密机床工程技术研究中心自2005年组建以来，系统地进行了精密超精密关键技术相关基础理论与实验的研究，取得了多项专有技术和国家专利技术；系统地进行了精密超精密机床关键部件和机床的工程化研究，研究开发了超精密、高刚度、高精度主轴轴系产品，精密超精密工作台，研究开发了多种高精度机床及专用装备；承担了十余项国家共性关键技术研究课题；组织、参与了多项国家标准和行业标准的制定。向相关领域提供了精密超精密机床研究成果，向航空航天、交通、能源、医疗、科研、机械制造等众多行业提供了技术成果转移、技术咨询与技术服务等工作，包括液浮陀螺仪零件超精密加工工艺技术服务、人工关节球头零件的制造技术服务、北京正负电子对撞机外围关键机械设备的研制及技术服务、风力发电机专用钻切机研制、核电站堆芯粒子测量装置及技术服务等。