主要是测量圆柱体和圆锥体的素线直线度误差（见形位公差）、机床和其他机器的导轨面以及工件直线导向面的直线度误差等。直线度测量是长度计量技术的重要内容之一。常用的测量方法有直尺法、准直法、重力法和直线法等。
直尺法常用直尺、平尺等以光隙法和指示表法(见量规)等进行测量。也可使用直线度测量仪。直线度测量仪是一种利用直尺、以指示表法测量直线度误差的长度测量工具。它以石英平尺的测量面作为已知平面与被测直线比较，通过电学式长度传感器、相应的电子部分和记录仪等把被测截面的轮廓形状记录下来，或打印出直线度误差。
光学准直法利用光学准直望远系统测量直线度误差（图1）。准直望远系统由准直光管和望远镜组成。由光源发出的光经十字分划板1(位于物镜1的焦平面上）和物镜1后,以平行光射出,再经望远镜中的物镜2后会聚在位于其焦平面上的十字分划板2上，通过目镜读数。如将望远镜和准直光管置于被测表面（例如导轨）上,当移动准直光管时,若其射出的十字线影像与分划板2的十字线重合,则表示直线度好;如有偏离,则表示准直光管的光轴相对望远镜的光轴倾斜了一个角度α。将各个位置的偏离值经过数据处理后即可得到直线度误差。应用光学准直原理测量直线度误差的量仪称为准直望远镜。它的准直光管内还装有同心圆分划板。望远镜内还装有内调焦透镜组和用于读数系统的平行平板玻璃等。利用内调焦透镜组重新调焦可使同心圆分划板上的同心圆刻线成像在分划板2上。这样，就可以测量两光轴的偏移d(也有利用靶镜代替准直光管测量的)。这种准直望远镜也可用于测量大型机器（如汽轮机）上的各支承孔的同轴度误差。
data/attachment/portal/201111/06/151634vzwwmviahwoyqqmb.jpgdata/attachment/portal/201111/06/151634dvruuvmz5t74vdc5.jpg光学自准直法用自准直仪测量。将被测全长分成若干段（图2）,测出各段的倾斜角。通过作图或计算求出直线度。
重力法利用液体自动保持水平或重物自动保持铅直的重力现象测量直线度。常用的量仪是水平仪，也有利用液体的水平面作为测量面与被测面比较来测量直线度误差的。
直线法利用钢丝和激光束等测量直线度（图3）。利用钢丝测量车床导轨的直线度误差时，移动溜板，可从安装在溜板上的读数显微镜中读出导轨各点偏离钢丝的数值。利用激光束测量直线度误差时，激光束相当于钢丝，四象限光电传感器和指示表（图中未示）相当于读数显微镜，沿被测导轨移动滑块，若四象限光电传感器中的4个光电池所接收的光强信号相等，表示导轨直线度好；否则表示存在误差。误差大小可以从指示表中读出。利用激光束测量直线度误差的测量工具称为激光准直仪。
data/attachment/portal/201111/06/151634zxui69voeyjvwcge.jpg此外，还可以利用平晶、激光干涉仪及其直线度测量附件测量直线度误差，测量精确度很高。后者的测量精确度可达0.4微米／1000毫米。