Pengembangan peralatan mesin ultra-presisi merupakan prasyarat penting untuk pengembangan permesinan ultra-presisi. Dalam beberapa tahun terakhir, negara-negara maju telah berhasil mengembangkan berbagai peralatan mesin pemesinan ultra-presisi canggih. Arah pengembangan alat mesin ultra-presisi adalah untuk lebih meningkatkan akurasi alat mesin ultra-presisi, mengembangkan alat mesin ultra-presisi skala besar, dan mengembangkan alat mesin ultra-presisi tujuan khusus multi-fungsional dan efisiensi tinggi.
Amerika Serikat, Inggris, Jerman, dan negara lain mulai memproduksi peralatan mesin ultra-presisi pada tahun 1970-an (Jepang pada tahun 1980-an), dan dapat memasoknya secara batch. Dalam hal peralatan mesin ultra-presisi skala besar, Laboratorium Nasional LLL di Amerika Serikat berhasil mengembangkan dua mesin bubut intan ultra-presisi skala besar pada tahun 1986: salah satunya adalah mesin bubut intan DTM-3 horizontal dengan diameter pemesinan 2,1m, dan yang lainnya adalah diameter pemesinan 1,65m. Mesin Bubut Berlian Optik Besar Vertikal LODTM. Diantaranya, bubut berlian optik besar vertikal LODTM diakui sebagai alat mesin ultra-presisi dengan presisi tertinggi di dunia. Amerika Serikat kemudian mengembangkan mesin gerinda presisi CNC sumbu 6-berskala besar untuk gerinda presisi cermin optik besar.
British Cranfield Precision Machining Center berhasil mengembangkan mesin gerinda CNC tiga koordinat multi-fungsi OAGM-2500 pada tahun 1991 (area meja 2500mm × 2500mm), yang dapat memproses (menggiling, memutar) dan mengukur permukaan bentuk bebas yang presisi. Alat mesin mengadopsi metode penyambungan benda kerja, dan juga dapat memproses cermin besar dengan diameter 7,5m di teleskop astronomi.
Mesin perkakas ultra-presisi multi-fungsi dan efisiensi tinggi Jepang telah berkembang pesat, yang telah memainkan peran yang baik dalam mempromosikan pengembangan industri mikroelektronika dan peralatan rumah tangga Jepang.