数控系统是高科技密集型产品。如果想快速正确地找出原因，确定故障位置，就需要使用诊断技术。随着微处理器的不断发展，诊断技术也在从简单诊断向多功能高级诊断或智能化方向发展。诊断能力也是评价数控系统性能的重要指标。目前，各种数控系统的诊断技术大致可以分为以下几类:
1.开始诊断
启动诊断是指每次数控系统上电时，系统内部诊断程序自动进行诊断。诊断内容是系统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、内存、I/O等单元模块，以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等设备或外部设备。只有确认所有项目正确无误，整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则，故障信息将通过报警的方式显示在CRT屏幕或LED上。此时，启动诊断过程无法完成，系统无法投入运行。
2.在线诊断
在线诊断是指在系统正常运行时，通过数控系统的内置程序，对数控系统本身和所有伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元、主轴电机以及连接到数控装置的外部设备进行自动诊断和检查。只要系统没有断电，在线诊断就不会停止。
在线诊断一般包括自诊断功能的数千个状态显示，状态通常用二进制0和1显示。从逻辑上讲，0表示关闭状态，1表示打开状态。在状态显示的帮助下，可以确定故障位置。常用的接口状态和内部状态显示，如I/O接口状态显示，结合plc梯形图和高压控制电路图，可以通过推理法和排除法判断故障点的真实位置。大多数故障以报警号的形式出现。一般可分为以下几类:过热报警；系统报警等级；存储报警类；编程/设置类；伺服类；行程报警类；印刷电路板之间的连接故障。
3.离线诊断
离线诊断是指数控系统发生故障后，数控系统制造商或专业维修中心使用专用诊断软件和测试设备进行的停机(或离线)检查。尽量把故障定位在尽可能小的范围内，比如某个功能模块，某个电路部分，甚至某个芯片或元器件，这种故障定位比较准确。
4.现代诊断技术
随着电信技术的发展，集成电路和微型计算机性能价格比的提高，近年来国外在诊断领域成功地引入了一些新概念和新方法。
(1)通信诊断
也叫远程诊断，即把出现故障的数控系统通过电话通信线路与专业维修中心的专用通信诊断计算机连接起来进行测试和诊断。例如，西门子已经在数控系统诊断中采用了该诊断功能。用户将CNC系统中的专用通信接口连接到普通电话线上，两个子公司维修中心的专用通信诊断计算机的数据电话也连接到电话线上。然后，计算机将诊断程序发送给CNC系统，并将检测数据传回计算机进行分析总结，再将诊断结论和处理方法告知用户。
该通信系统还可以为用户进行定期预防性诊断。维修人员只需要在预定的时间对机床进行一系列的运行检查，并在维修中心对诊断数据进行分析，就可以尽早发现故障隐患并采取措施。当然，这种数控系统必须具有远程诊断接口和联网功能。
(2)自我修复系统
即系统中有一个备用模块，在数控系统的软件中安装一个自修复程序。软件运行时，一旦发现某个模块出现故障，系统一方面会在CRT上显示故障信息，同时会自动查找是否有备用模块。如果有，系统可以自动将故障离线，开启备用模块，使系统快速进入正常工作状态。该方案适用于无人值守的自动化工作场所。