与平面导轨比拟，直线导轨横截面的几何外形，比平面导轨复杂，复杂的缘由是由于导轨上需求加工出沟槽，以利于滑动元件的挪动，沟槽的外形和数量，取决于机床要完成的功用。例如：一个既接受直线作用力，又接受推翻力矩的导轨系统，与仅接受直线作用力的导轨相比。设计上有很大的不同。
直线导轨的挪动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球。由于滚动钢球顺应于高速运动、摩擦系数小、灵活度高，满足运动部件的工作请求，如机床的刀架，拖板等。直线导轨系统的固定元件（导轨）的根本功用好像轴承环，装置钢球的支架，外形为"v"字形。支架包裹着导轨的顶部和两侧面。为了支撑机床的工作部件，一套直线导轨至少有四个支架。用于支撑大型的工作部件，支架的数量能够多于四个。
机床的工作部件挪动时，钢球就在支架沟槽中循环活动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而延长直线导轨的运用寿命。为了消弭支架与导轨之间的间隙，预加负载能进步导轨系统的稳定性，预加负荷的取得。是在导轨和支架之间装置超尺寸的钢球。钢球直径公差为±20微米，以0.5微米为增量，将钢球挑选分类，分别装到导轨上，预加负载的大小，取决于作用在钢球上的作用力。假如作用在钢球上的作用力太大，钢球禁受预加负荷时间过长，招致支架运动阻力增大。这里就有一个均衡作用问题；为了进步系统的灵活度，减少运动阻力，相应地要减少预加负荷，而为了进步运动精度和精度的坚持性，请求有足够的预加负数，这是矛盾的两方面。
