數控機床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。第一階段的故障檢測就是對數控機床進行測試，判斷是否存在故障；第二階段是判定故障性質，并分離出故障的部件或模塊；第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板，以縮短修理時間。為了及時發現系統出現的故障，快速確定故障所在部位并能及時排除，要求故障診斷應盡可能少且簡便，故障診斷所需的時間應盡可能短。為此，可以采用以下的診斷方法：
直觀法
利用感覺器官，注意發生故障時的各種現象，如故障時有無火花、亮光產生，有無異常響聲、何處異常發熱及有無焦煳味等。仔細觀察可能發生故障的每塊印制線路板的表面狀況，有無燒毀和損傷痕跡，以進一步縮小檢查范圍，這是一種最基本、最常用的方法。
CNC系統的自診斷功能
依靠CNC 系統快速處理數據的能力，對出錯部位進行多路、快速的信號采集和處理，然后由診斷程序進行邏輯分析判斷，以確定系統是否存在故障，及時對故障進行定位。現代CNC系統自診斷功能可以分為以下兩類：
（1） 開機自診斷開機自診斷是指從每次通電開始至進入正常的運行準備狀態為止，系統內部的診斷程序自動執行對CPU、存儲器、總線、I/O單元等模塊、印制線路板、CRT單元、光電閱讀機及軟盤驅動器等設備運行前的功能測試，確認系統的主要硬件是否可以正常工作。
（2） 故障信息提示當機床運行中發生故障時，在CRT顯示器上會顯示編號和內容。根據提示，查閱有關維修手冊，確認引起故障的原因及排除方法。一般來說，數控機床診斷功能提示的故障信息越豐富，越能給故障診斷帶來方便。但要注意的是，有些故障根據故障內容提示和查閱手冊可直接確認故障原因；而有些故障的真正原因與故障內容提示不相符，或一個故障顯示有多個故障原因，這就要求維修人員必須找出它們之間的內在聯系，間接地確認故障原因。
數據和狀態檢查
CNC系統的自診斷不但能在CRT顯示器上顯示故障報警信息，而且能以多頁的“診斷地址”和“診斷數據”的形式提供機床參數和狀態信息，常見的數據和狀態檢查有參數檢查和接口檢查兩種。
（1） 參數檢查數控機床的機床數據是經過一系列試驗和調整而獲得的重要參數，是機床正常運行的保證。這些數據包括增益、加速度、輪廓監控允差、反向間隙補償值和絲杠螺距補償值等。當受到外部干擾時，會使數據丟失或發生混亂，機床不能正常工作。
（2） 接口檢查CNC系統與機床之間的輸入/輸出接口信號包括CNC系統與PLC、PLC與機床之間接口輸入/輸出信號。數控系統的輸入/輸出接口診斷能將所有開關量信號的狀態顯示在CRT顯示器上，用“1”或“0”表示信號的有無，利用狀態顯示可以檢查CNC系統是否已將信號輸出到機床側，機床側的開關量等信號是否已輸入到CNC系統，從而可將故障定位在機床側或是在CNC系統。
報警指示燈顯示故障
現代數控機床的CNC系統內部，除了上述的自診斷功能和狀態顯示等“軟件”報警外，還有許多“硬件”報警指示燈，它們分布在電源、伺服驅動和輸入/輸出等裝置上，根據這些報警燈的指示可判斷故障的原因。