CNC-mehaaniline töötlemine tähendab töötlemist, mida tehakse CNC-tööriistadega. CNC-tööpinke programmeeritakse ja juhitakse CNC-töötluskeelte, tavaliselt G-koodide abil. CNC-töötlemise G-koodikeeled ütlevad CNC-tööpinkidele, milliseid ristkoordinaate tööriistade töötlemisel kasutada, ning kontrollivad tööriista etteandekiirust ja spindli kiirust, samuti tööriistavahetajaid, jahutusvedelikke ja muid funktsioone. CNC-töötlusel on käsitsi töötlemise ees suured eelised, näiteks CNC-töötlemisel toodetud osad on väga täpsed ja korratavad; CNC-töötlusega saab valmistada keeruka kujuga osi, mida ei saa käsitsi töödelda. CNC-töötlustehnoloogiat propageeritakse nüüd laialdaselt ja enamikul masinatöökodadel on CNC-töötlusvõimalused. Tüüpilistes masinatöökodades on levinumad CNC-töötlemismeetodid CNC-freesimine, CNC-treimine ja CNC-EDM-traadi lõikamine (elektriline sädetraadi lõikamine).
CNC-freesimise tööriista nimetatakse CNC-freespinkiks või CNC-töötluskeskuseks. CNC-treimiseks mõeldud treipinki nimetatakse CNC-treimise keskuseks. CNC-töötlemise G-koodi saab programmeerida käsitsi, kuid tavaliselt kasutab töötlustöökoda CAM-i (arvutipõhise tootmise) tarkvara, et lugeda automaatselt CAD-faile (arvutiga projekteerimine) ja genereerida G-koodi programme CNC-tööpinkide juhtimiseks.
