轴承是机床主轴的核心部件，对机床的运行有着直接的影响。其性能决定了机床的旋精度、转速、刚性、温升及噪音等，对零件尺寸精度，表面粗糙度等有决定性的影响，
机床主轴轴承通常要求精度在ISO P5以上，如果是数控机床、加工中心等必须高速、高精密工作的，其主轴支承需要选用ISO P4以上；
主轴轴承使用较多的轴承通常有角接触球轴承、圆锥滚子轴承，以及圆柱滚子轴承等。
精密角接触球轴承
精密角接触球轴承在机床主轴中使用最为广泛。它能够提供更高转速、更小发热和更高精度。在特殊的超高速主轴应用，还需要采用混合陶瓷球轴承。陶瓷材料的滚动体为其带来高刚度、高转速、耐高温、更长使用寿命的良好性能。
目前角接触球轴承的接触角使用较多的是15°和25°；15°接触角能带来较高转速，而25°的接触角能够提供较高轴向载荷。精密角接触球轴承预载的选择：高承载、高刚性的需求，选用中型或重型的轴承预载；高转速、高精度的，则一般选用轻预载。
精密圆锥滚子轴承
荒磨机、车丝机、重型车床和铣床等应用，需要同时承受重载和较高的速度，通常选择精密圆锥滚子轴承。它能够提供很高刚性和承载，并降低运转的扭矩和发热，确保主轴的转速和精度。在安装时，SKL圆锥滚子轴承还可以调节轴向游隙，方便了客户对轴承游隙的调节。
精度选择，在传统的车床和铣床中通常选用ISO P5级；在加工中心、磨床等应用，通常会选择ISO P4以上。主轴圆锥滚子轴承布局通常有两种。
一是前端和后端各面对面的安装一个圆锥滚子轴承，具有结构紧凑，刚度高且便于安装和调节的特点。
二是在主轴的前端面对面安装两个圆锥滚子轴承，后端使用一个双外圈、两个单内圈的轴承；特点是具有浮动能力，能承受主轴的轴向热膨胀，机床的精度良好。
精密圆柱滚子轴承
双列精密圆柱滚子轴承通常与精密角接触球轴承或推力轴承组合应用在主轴上。能承受大径向载荷和较高转速。旋转运行时波动频率比单列轴承高很多。
双列精密圆柱滚子轴承通常有两种形式：NN30、NN30K系列内圈带挡边，外圈可分离；NNU49、NNU49K系列的外圈带挡边，内圈可分离。NN30和NNU49是圆柱孔轴承，安装时利用过盈配合减小游隙或预紧轴承。内圈可分离的NNU49轴承，内圈安装在主轴后，对滚道精加工能够提高主轴的旋转精度。
