Als erstes grundlegendes Verfahren zur Bearbeitung von Metallen dient das Fräsen.

Beim Fräsen werden Späne vom Werkstück abgehoben. Die dafür notwendige Schnittbewegung wird durch das Werkzeug ausgeführt. Das Werkstück ist fest auf dem Maschinentisch fixiert. Die zur Formgebung notwendige Vorschubbewegung wird entweder durch Verschiebung des Maschinentisches oder durch Bewegung des Fräskopfes um das Werkstück herum erreicht.

Beim Fräsen wird hauptsächlich zwischen konventionellem Fräsen und CNC-Fräsen unterschieden.

Beim konventionellen Fräsen werden die Vorschübe wahlweise mit Kurbeln oder einfachen maschinellen Vorschubeinrichtungen geregelt. Die verfahrenen Maße werden an Skalen mit Nonien, die an den Kurbeln angebracht sind, abgelesen. Der Werkzeugwechsel erfolgt per Hand.

Beim CNC-Fräsen können mehrachsige Maschinen über eine Maschinensteuerung programmiert werden. Die Achsen werden einzeln oder gleichzeitig mit Vorschüben geregelt. Die Verfahrwege werden durch Glasmessleisten gemessen. CNC-Fräsmaschinen laufen mit teilweise extremen Vorschüben von 60 m/min und Drehzahlen von 100.000 U/min, jedoch liegen die Werte üblicherweise deutlich darunter. Die Werkzeuge werden in einem Werkzeug-Wechselmagazin gelagert, automatisch im Bedarfsfall aufgerufen und durch einen Werkzeugwechsler eingewechselt. Die CNC-Technik ermöglicht das 3D-Fräsen, mit dem kompliziertere 3D-Konturen erzeugt werden können. Häufig wird das Werkstück in vielen kleinen nebeneinanderliegenden Zeilen abgefahren. Beim 5-Achsen-Fräsen kann die Maschine den Fräser unter jedem Winkel am Werkstück positionieren und verfahren, wodurch die Fertigung von extrem komplexen 3D-Konturen ermöglicht wird. Kenndaten einer Fräsmaschine sind die Arbeitsraum-Koordinaten, das heißt welche Verfahrwege in den Koordinaten X, Y und Z möglich sind, welche Antriebsleistung und welche Drehzahlbereiche verfügbar sind.