在对故障信息分析之后，在众多原因中，确定出故障可能的主要原因，然后再对这些主要原因进行分析。

数控设备80%以上的数控机床故障来自外部原因，只有不到20%是由内部原因引起。因此，诊断与修理也要遵循故障发生的规律，从外到内、由浅入深。如果是功能性故障应从执行元件人手，查看气缸、电磁阀、电机、接触器等性能是否下降，然后是传感器、行程开关等输入信号元件，再次是电气接头、捕件、活动的电线电缆等部位。

这些外部元件受环境因素影响较大，比如碰撞、腐蚀、积尘等，元件本身的润滑不良和机械磨损等也常常是故障的根源。排除了外部原因后，就可以深入到数控系统的内部查找故障。电气原理图与逻辑梯形图是两个有力的工具，但国外进口的数控设备常不提供有关系统内部的罔纸与资料，只能利用简单的框罔与以往的经验分析判断。内部故障诊断的顺序是从电源部分人手到公用电路部分再到专用电路部分。

电源部分一般因元器件功率较大，常用测试有无异常发热的方法来判断故障元件。公用电路常常是系统的输入输出线路板，它们把各处的输入信号汇集起来转换成可识别信号提供给系统，也把系统发出的指令传送出去。常由A/D、D/A转换器，运放，光耦，微型继电器等组成若干相同或相似的通道，通过对这些通道电路静态与动态的比较测量可以确定某一通道是否存在故障。比较测量法在专用电路的榆查巾也常用到，对线路板的测试端子进行电压与波形的测试，再与正常状态下的原始记录进行比较，可以很快地确定线路板是否完好，如果有线路板备件，则更加方便有效。