卧式五轴加工中心可以提高加工零件的质量，缩短制造周期，特别是在加工航空航天领域的一些形状复杂的异形零件方面。航空航天零件多为高温合金、钛合金、不锈钢、铝镁合金等。零件外观结构复杂，加工难度大，加工周期长。钛在加工过程中会产生较高集中的切削力，容易产生振动，导致切削过程中的震颤，切削过程中容易与切削刀具材料发生反应。此外，它的导热性差，切削过程中会产生大量的热量。制造这类零件时，需要铣削去除大量材料，因此机床的热稳定性和精度是这类零件成功的关键。
卧式五轴加工中心有两种结构：
一是通过工作台旋转实现五轴联动。机床上的工作台可以在X轴周围旋转（A轴），A轴的一般工作范围+30度到-120度。工作台中间还有一个旋转台，可以绕Z轴旋转（C轴），C轴都是360度旋转的。这样，通过A轴和C轴的组合，除了底部，固定在工作台上的五个表面可以由垂直主轴加工。A轴与C轴如和XYZ三直线轴实现联动，可加工复杂的空间曲面。该结构的加工中心主轴结构相对简单，主轴刚度很好，制造成本相对较低，但一般工作台不能太大，承载能力也较小。
另一种是通过主轴头的旋转实现五轴联动。主轴的前端是一个旋转头，可以自行包围Z轴360度，即C轴。旋转头还有一个A轴，可以绕X轴旋转，一般可以达到90度以上，实现上述同样的功能。该设置的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计得非常大。航空、船舶等领域的大型零部件适合在这些加工中心加工。
该结构加工中心广泛应用于高精度模具曲面加工领域，其他加工中心难以实现。
