Un kernel geometrico (nucleo) basato su OpenCasCade permette operazioni complesse su profili di varia natura, anche molto articolati. È presente il supporto nativo al BREP, alle curve e alle superfici NURBS, una vasta gamma di entità geometriche, di operazioni booleane e raccordi, e il supporto interno per i file STEP e IGES.
Un modellatore interamente parametrico. Tutti gli oggetti di FreeCAD sono nativamente parametrici, il che significa che la loro forma può essere basata sulle proprietà e, quando dipendono da altri oggetti, se subiscono delle modifiche possono essere ricalcolati a richiesta, e registrati dall'albero delle operazioni annulla o ripeti. Possono essere aggiunti facilmente nuovi tipi di oggetti, anche quelli completamente programmati in Python
Una architettura modulare permette di estendere le funzioni del programma attraverso l'utilizzo dei plugins. Queste estensioni possono essere complesse, come sono le intere nuove applicazioni programmate in C++ o essere semplici, come gli script Python o le macro auto-registrate. Attraverso l'utilizzo della riga di comando integrata nella GUI, è possibile accedere praticamente a tutte le funzionalità del software per mezzo di semplici comandi Python. Si possono creare e/o modificare oggetti geometrici, interagire con l'ambiente di lavoro o addirittura personalizzare l'interfaccia grafica del programma.
È possibile importare ed esportare molti dei formati standard di rappresentazione 3D, come ad esempio: STEP, IGES, OBJ, STL, DXF, SVG, STL, DAE, IFC oppure OFF, NASTRAN, VRML, oltre al formato nativo di FreeCAD Fcstd. Il livello di compatibilità tra FreeCAD e un formato di file specifico è variabile, dipende dal modulo che lo implementa.
Un ambiente di sketch dotato di strumenti per disegnare sagome in 2D vincolate. Questa funzionalità permette di vincolare in diversi modi le geometrie tracciate e poi di utilizzarle come base per la costruzione delle forme 3D.
Un modulo di simulazione robotica con il quale studiare i movimenti e le traiettorie del manipolatore. È disponibile una interfaccia grafica di questo modulo che permette di manovrare i vari elementi del modello 3D in modo semplice e intuitivo.
Un ambiente di disegno permette di proiettare sul piano le viste del modello solido. È anche possibile esportare direttamente la proiezione in formato SVG o PDF.
Un modulo dedicato al rendering per mezzo del quale si possono esportare i modelli 3D ed effettuare renderizzazioni con software di terze parti. Al momento è pienamente supportato solo POV-Ray.
Inoltre, è stato avviato lo sviluppo di un modulo di architettura compatibile con il modello BIM e compatibile con l'IFC. Le caratteristiche di questo modulo sono ancora in via di definizione e sono discusse dalla comunità in questa pagina del forum.
Un Modulo CAM dedicato alle lavorazioni meccaniche, come la fresatura, in grado di produrre, visualizzare e modificare il Codice G.
