Mehrkopf-Stickmaschinen werden vor allem in der industriellen Stickerei zum Besticken von fertigen Schlauchwaren wie Hemden, T-Shirts oder Mützen eingesetzt. Dabei sind an einem Querträger nebeneinander mehrere Stickköpfe in gleichem Abstand angeordnet, die mit einer Hauptantriebswelle verbunden sind. Moderne Mehrkopf-Stickmaschinen verfügen über bis zu 56 Stickköpfe. Jeder dieser Stickköpfe ist mit bis zu 15 Nadeln ausgestattet. Die Anzahl der Nadeln pro Stickkopf hängt meist mit dem Abstand der einzelnen Stickköpfe zusammen – je kleiner der Abstand, desto weniger Nadeln. Die Stickköpfe werden, abhängig von der zu stickenden Farbe, über die Nadelplatte und den darunter liegenden Greifer gefahren. Jeder Nadel ist ein Fadenführungshebel zugeordnet.

Die eigentliche Stickerei entsteht wie bei Nähmaschinen durch einen Doppelstich mit Hilfe eines Oberfaden- und Unterfadensystems. Durch die Bewegung des Rahmens, in den das Textil eingespannt ist, wird der Oberfaden auf das Textil aufgelegt und durch die Verschlingung mit dem Unterfaden (Doppelsteppstich) fest darauf fixiert. Moderne Stickmaschinen haben bis zu 56 Stickkköpfe und können auch verschiedene Applikationen wie z.B. Pailletten oder Kordeln aufbringen.
Führend in der Entwicklung von Mehrkopf-Stickmaschinen ist die Firma Tajima.

Im Gegensatz zu normalen Mehrkopfstickmaschinen sticken Großstickmaschinen auf einen vertikal gestellten Rahmen. Auch in der Maschinengröße unterscheiden sich Großstickmaschinen von Mehrkopfstickmaschinen. Großstickmaschinen werden zum Besticken großflächiger Textilien genutzt.