Первые машины с числовым управлением появились в конце 1940-х годов, и использовались для всех задач по управлению и обработке данными задолго до распространения микропроцессоров. Контроллер с числовым управлением получает набор последовательных инструкций(программу), закодированный в цифробуквенной последовательности. Затем контроллер ЧПУ использует эту программу, чтобы направлять перемещения рабочих узлов управляемого агрегата(такого, как фрезерный станок, токарный станок, плазморез) - данный принцип остался неизменным вплоть до сегодняшнего дня.

В прошлом программа передавалась на контроллер с ЧПУ через внешний носитель-ленту - программа считывалась с ленты один раз и сохранялась в оперативной памяти контроллера. Чуть позже дискеты заменили ленточные носители. Поскольку не было непосредственной связи между контроллером ЧПУ, и компьютером, где создавалась программа(а компьютеры тогда были весьма примитивны), процесс подготовки программы для контроллера был весьма сложен и трудоемок: найденная ошибка требовала изготовления новой ленты, её тестирования, поиска следующей ошибки и т.п. Каждая, даже небольшая, конструкторская доработка требовала повторять этот процесс снова и снова. Современные контроллеры ЧПУ - устройства, созданные на базе мощных микропроцессоров и компьютеров, где ЧПУ контроллер непосредственно интегрирован с компьютером тем или иным способом. Сегодняшние контроллеры выполняют намного больше функций, чем просто управление двигателями.

Многие ЧПУ системы управляют шпинделями, системами СОЖ, и прочей периферией. Однако, современный контроллер с ЧПУ все еще требует подготовки программы оператором - для этого сейчас используется специализированное ПО, называемое CAD(Computer-Aided Design) и CAM(Computer-Aided Manufacturing) системами. Последний упомянутый класс позволяет получить непосредственно код для исполнения контроллером, такой, как G-код.

Сегодня ассортимент контроллеров распространяется от профессиональных ЧПУ-стоек - независимых систем, с собственной интерфейсной частью, клавиатурой, экраном, до контроллеров хобби-класса, которым требуется персональный компьютер для интерпретации G-кода.