Vrtalni stroj je stroj, ki v glavnem uporablja sveder za obdelavo lukenj v obdelovancu. Njegovo načelo delovanja je glavno gibanje vrtenja svedra, aksialno gibanje svedra pa je gibanje podajanja. Struktura vrtalnega stroja je razmeroma preprosta in natančnost obdelave je razmeroma nizka, vendar lahko izvaja različne obdelovalne operacije, kot so vrtanje, uležajenje, povrtavanje ali narezovanje. Med postopkom obdelave je obdelovanec pritrjen, orodje pa se premika in vrti, da dokonča obdelavo obdelovanca. Za vrtalni stroj je značilno, da je obdelovanec pritrjen, rezalno orodje pa se vrti.