首先，五轴联动数控机床可以加工一般三轴数控机床所不能加工或很难一次装夹完成加工的连续、平滑的复杂曲面。如航空发动机和汽轮机的叶片，船舶用的螺旋桨，以及许许多多具有特殊曲面和复杂型腔、孔位的壳体和模具等。
在复杂曲面加工过程当中，如果采用普通三轴数控机床加工，由于其刀具相对于工件的位姿角在加工过程中不能变，加工某些复杂曲面时，就有可能产生干涉或加工不到位的情况，而采用五轴机床加工时，则由于刀具的姿态在加工过程中随时可调整，就可以避免刀具工件的干涉并能一次装夹完成全部加工。
其次，五轴联动数控机床可以提高空间自由曲面的加工精度、质量和效率。例如，三轴机床加工复杂曲面时，多采用球头铣刀，球头铣刀是以点接触成形，切削效率低，而且刀具姿态在加工过程中不能调，一般就很难保证用球头铣刀上的最佳切削点进行切削，而且有可能出现切削点落在球头刀上线速度等于零的旋转中心线上的情况，这时不仅切削效率极低，加工表面质量严重恶化，而且往往需要采用手动修补，因此也就可能丧失精度。
五轴联动加工中心优点：
加工精度高
五轴联动加工中心的加工精度，一般可达到0.001～0.1mm，五轴联动加工中心是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，五轴联动加工中心定位精度比较高。
加工质量稳定、可靠
加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。
生产率高
五轴联动加工中心可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，五轴联动加工中心的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，五轴联动加工中心目前正进入高速加工时代，五轴联动加工中心移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。