电主轴由内装式电机直接驱动，因此具有结构紧凑、重量轻、噪声低、振动小和转动惯量小等特点，能够以很高的速度、加速度及定角度进行快速启停，且动态精度和稳定性更好，可满足数控机床进行高速切削和精密加工的需要；由于省去了中间的变速和传动装置，没有中间传动环节的外力作用，电主轴轴承所承受的动负荷较小，其精度寿命延长；电主轴采用交流变频和矢量控制技术，因此可在额定转速范围内实现无极变速，以适应机床工作时各种工况和负载变化的需要。
电主轴具有一个功能相对完整的“主轴单元”，其独立于机床的传动系统和整体结构，这促进了机床结构的模块化。电主轴厂商根据机床的用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化的产品以供机床制造商选用，改变了传统机床厂商“大而全”的生产模式，缩短了机床的研发和生产周期。此外，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化的生产能力，从而促进制造成本的降低。
对于并联运动机床、五面体加工中心、小孔和微孔加工机床等高档数控机床，由于其加工工艺和加工对象较为特殊，因此对主轴的转速、精度以及机床的结构都有特殊要求。电主轴凭借一体化的结构设计和高转速、高精度的优异性能，有效地实现了某些高档数控机床的特殊要求。
根据电主轴采用轴承类型的不同可以分为滚动轴承电主轴、气浮轴承电主轴、液体滑动轴承电主轴和磁悬浮轴承电主轴；根据电机的类型不同可以分为异步型电主轴和永磁同步型电主轴，市场上大部分电主轴采用的是交流异步感应电动机；根据用途的不同进行分类，主要分为加工中心用电主轴、数控车床用电主轴、磨削用电主轴、钻削用电主轴、雕铣用电主轴和特殊用电主轴。
滚动轴承电主轴、气浮轴承电主轴和液体滑动轴承电主轴是目前电主轴应用广泛的轴承类型。滚动轴承电主轴应用最广泛，在数控雕铣机、PCB 成型机、加工中心、数控铣床、车床、内圆磨床等领域应用普遍；气浮轴承电主轴主要应用于高精度、高转速、轻载荷加工领域，如超精密数控机床、PCB 钻孔机、小孔磨削、高光加工等；液体滑动电主轴主要应用于重载大功率加工及精密、超精密机床；磁悬浮轴承电主轴主要应用于超高速加工领域。
异步型电主轴为市场上的主流，几乎所有电主轴都是内置异步交流感应电动机，其结构较简单，制造工艺相对成熟，安装方便；可实现恒转矩和恒功率调节，但效率偏低且输出功率偏小。
永磁同步型电主轴转矩密度高，转动惯量小，动态响应特性更好；噪音低且体积小，使用寿命长；启动时电流无冲击，负载变化时电流变化小；功率密度和效率较高，但主轴电机功率要求较高，用永磁同步电机的稀土材料成本过高。
