O polimento mecânico é realizado em uma máquina de polimento especial. Uma máquina de polimento é composta principalmente por um motor elétrico e um ou dois discos de polimento acionados por ele. Um pano de polimento de diferentes materiais é usado no disco de polimento. Para polimento grosso, geralmente se usa lona ou pano áspero; para polimento fino, geralmente se usa flanela, pano fino ou seda. Durante o polimento, goteja-se continuamente fluido de polimento no disco de polimento ou espalha-se nele um creme de polimento feito com pó de diamante muito fino. Ao polir, a superfície a ser lixada da amostra deve ser pressionada de maneira uniforme e homogênea contra o disco de polimento rotativo. A pressão não deve ser excessiva e o movimento radial de vaivém deve ser contínuo, da borda do disco em direção ao centro. Uma superfície espelhada e brilhante é obtida pela eliminação das marcas de desgaste através da ação relativa de atrito e rolamento entre o pó (ou líquido) de polimento muito fino e a superfície a ser lixada.

Características do polimento mecânico: baixo custo, operação simples, porém baixa eficiência, superfície polida irregular, tempo de polimento difícil de controlar, adequado para tratamento de pequenas superfícies.