本实用新型属于应力测量领域，涉及一种矢量化三维应力测量球，包括：基座，所述基座上设置有2个定位组，分别为第一定位组、第二定位组；每个定位组内包括3个定位点，定位点与基座的几何中心确定的方向为该定位点的法线；第一定位组内的3个定位点的法线方向两两垂直，第二定位组内的三个定位点的法线方向两两夹角为60°；压力传感器，设置在定位点上，用于采集定位点处压应力。所述基座上还设有用于标定地磁方位的指南针及用于确定水平方位的水平仪，构建了水准‑地磁坐标系，用以确定三维应力测量装置的埋设方向，该坐标系同时为工程看勘察、设计、施工、使用等阶段的常用坐标系，且极易获取，进而实现了三维应力状态同实际工程的关联。