本发明适用于模具厚度检测技术领域，提供了一种汽车覆盖件模具处理层厚度检测装置，包括：基座；提升组件，其包括放置板，放置板顶面滑动设有两个夹板，放置板上转动设有夹取轴，放置板下方转动设有从动轴和主动轴，主动轴上设有主动齿轮，从动轴上设有从动齿轮；清理组件，其包括端板，端板设于基座顶部，端板之间转动设有若干清理轴，清理轴上设有往复座，往复座上设有清理辊；检测组件，其包括支板，支板穿设于基座侧壁上，支板一端转动设有检测轴，检测轴上设有安装座，安装座上设有厚度检测元件。借此，本发明既能够在厚度检测前对模具表面进行清理，又能够扩大厚度检测元件的运动范围，提高了厚度检测效率和准确率。