本发明公开了一种基于机械手操作的塑料工件贴膜设备及贴膜方法，包括：贴膜设备、第一工件上料/下料台、第二工件上料/下料台、膜片上料台，且第一工件上料/下料台、第二工件上料/下料台、膜片上料台及贴膜设备布置在机械手的周侧，机械手的一端固定，另一端为自由端，且自由端还自由旋转地连接有一安装台，安装台用于安装手掌组件；手掌组件，手掌组件包括第一手掌、第二手掌及第三手掌，第一手掌、第二手掌、第三手掌均分布在安装台的外侧，且可在安装台的驱动下自由旋转，机械手可通过手掌组件对工件上料/下料台组件、贴膜设备进行操作，以完成工件及膜片在贴膜设备上的上料工作。本发明是一种精准、高效、可靠的贴膜设备及贴膜方法。