一、可以加工一般三軸數控機床所不能加工或很難一次裝夾完成加工的連續、平滑的自由曲面。如航空發動機和汽輪機的葉片，艦艇用的螺旋推進器，以及許許多多具有特殊曲面和復雜型腔、孔位的殼體和模具等，如用普通三軸數控機床加工，由于其刀具相對于工件的位姿角在加工過程中不能變，加工某些復雜自由曲面時，就有可能產生干涉或欠加工(即加工不到)。
二、可以提高空間自由曲面的加工精度、質量和效率。例如，三軸機床加工復雜曲面時，多采用球頭銑刀，球頭銑刀是以點接觸成形，切削效率低，而且刀具/工件位姿角在加工過程中不能調，一般就很難保證用球頭銑刀上的最佳切削點(即球頭上線速度最高點)進行切削，而且有可能出現切削點落在球頭刀上線速度等于零的旋轉中心線上的情況。而采用五軸機床加工，由于刀具/工件位姿角隨時可調，則不僅可以避免這種情況的發生，而且還可以時時充分利用刀具的最佳切削點來進行切削，或用線接觸成形的螺旋立銑刀來代替點接觸成形的球頭銑刀，甚至還可以通過進一步優化刀具/工件的位姿角來進行銑削，從而獲得更高的切削速度、切削線寬，即獲得更高的切削效率和更好的加工表面質量。
三、模具加工的優勢。在傳統的模具加工中，一般用立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨著模具制造技術的不斷發展，立式加工中心本身的一些弱點表現得越來越明顯。現代模具加工普遍使用球頭銑刀來加工，球頭銑刀在模具加工中帶來好處非常明顯，但是如果用立式加工中心的話，其底面的線速度為零，這樣底面的光潔度就很差，如果使用四、五軸聯動機床加工技術加工模具，可以克服上述不足。