本发明公开了一种大口径光学元件夹持装置，包括设于光学元件上下两侧边的镜框组件Ⅰ、设于光学元件左右两侧边的镜框组件Ⅱ，上下两侧边中至少一侧边的镜框组件Ⅰ、或者左右两侧边中至少一侧边的镜框组件Ⅱ采用预紧部件；框体Ⅰ朝向光学元件的表面上设有凹槽，楔形块嵌入凹槽内，楔形块朝向凹槽轴向两端呈斜面结构；凹槽轴向两端均嵌入设有顶杆，顶杆的一端设有与楔形块斜面同斜度的斜面；框体Ⅰ的轴向两端分别与相邻的镜框组件Ⅱ或镜框组件Ⅰ连接，通过调节螺杆螺纹连接贯穿镜框组件Ⅱ或镜框组件Ⅰ后与顶杆的另一端接触。本发明提供的夹持装置用于在仅能夹持光学元件侧面的情况下，消除了光学元件开槽带来的不利影响，提高了光学元件安全性。