本发明公开了一种空间矢量物三维旋转坐标测量方法，步骤如下：1）在被测矢量物上安装激光器，被测矢量物一侧放置反射棱镜，另一侧放置透镜，在透镜后放置光电测探阵列；2）被测矢量物未发生改变时在第一光电测探阵列上的像点储存在计算机中；3）被测矢量物旋转角改变时，激光在反射棱镜上的入射位置改变，导致光线反射到第二光电测探阵列上；4）光电测探阵列将采集的数据送入计算机，获得两个像点坐标；5）通过计算机分析计算，获得矢量物三维旋转角的信息后，由单片机控制数控转台将被测矢量物转回原始位置。本发明方法中使用的测量装置具有结构合理简单，抗干扰性强，能够及时准确地判定空间被测矢量物微小角度变动等优点。