Функції CAD-систем у машинобудуванні підрозділяють на функції двомірного (2D) і тривимірного (3D) проектування. До функцій 2D відносять креслення, оформлення конструкторської документації; до функцій 3D — одержання тривимірних геометричних моделей, метричні розрахунки, реалістичну візуалізацію, взаємне перетворення 2D і 3D моделей. Тривимірні моделі представляють у вигляді опису поверхонь, що обмежують деталь, або вказівкою елементів простору, займаних тілом деталі. Моделі поверхонь складної форми одержують за допомогою різновидів кінематичного методу, до яких відносять витягування заданого плоского контуру по нормалі до його площини, протягання контуру уздовж довільній просторовій кривій, обертання контуру навколо заданої осі, натягування поверхні між декількома заданими перетинами. У випадку побудови скульптурних поверхонь, що проходять через задані крапки простору, застосовують моделі у формі Без’є, а при вимогах високої гладкості поверхні – моделі у формі B-сплайнов. Синтез моделей зборок виконують з застосуванням операцій позиціювання й теоретико-множинних операцій перетинання, об'єднання, вирахування до бібліотечних елементів і знову створеним моделям комплектуючих деталей. У ряді систем передбачене також виконання операцій компонування й розміщення устаткування і т.п.
До важливих характеристик CAD-систем відносяться параметризація й асоциативність. Параметризація має на увазі використання геометричних моделей у параметричній формі, тобто при поданні частини або всіх параметрів об'єкта не константами, а змінними. Параметрична модель, що перебуває в базі даних, легко адаптується до різних конкретних реалізацій і тому може використатися в багатьох конкретних проектах. При цьому з'являється можливість включення параметричної моделі деталі в модель складаємого вузла з автоматичним визначенням розмірів деталі, диктуємих просторовими обмеженнями. Ці обмеження у вигляді математичних залежностей між частиною параметрів зборки відбивають асоциативність моделей.
Параметризація й асоциативність відіграють важливу роль при проектуванні конструкцій вузлів і блоків, що складаються з великої кількості деталей. Дійсно, зміна розмірів одних деталей впливає на розміри й розташування інших. Завдяки параметризації й асоциативності зміни, зроблені конструктором в одній частині зборки, автоматично переносяться в інші частини, викликаючи зміни відповідних геометричних параметрів у цих частинах.