Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин и механизмов и может быть использовано, например, для оценки технического состояния металлорежущих станков и их элементов конструкций. Способ заключается в определении перечня диагностируемых параметров и возможных дефектов машин, определении величин этих диагностируемых параметров и дефектов, установке на частях машин хронометрических датчиков фаз работы машин для проведения измерений, и регистрации показаний в едином метрологическом поле, анализе показаний датчиков и уточнении с использованием математических моделей величин диагностируемых параметров. При этом также производится контроль состояния деталей и частей машин, учитывается исправность машин, внешние условия эксплуатации в виде температуры и влажности. Технический результат заключается в повышении точности измерений и диагностирования.