本发明公开了一种基于光学分度头的测斜仪校准装置及校准方法，包括工作平台、设置于所述工作平台的光学分度头以及安装于所述光学分度头的旋转主轴的测斜仪装夹定位装置，所述测斜仪装夹定位装置包括安装于所述旋转主轴的安装板以及设置于所述安装板的上部的上测斜管和设置于所述安装板的下部的下测斜管，所述上测斜管和下测斜管各自包括相同的管体，所述管体的内侧表面上沿所述管体的圆周方向以90°依次间隔设置有用于固定被校准测斜仪的第一定位槽、第二定位槽、第三定位槽和第四定位槽。该校准装置旨在解决现有技术中的测斜仪校准装置误差大、结构复杂、操作繁琐且无法反应测斜仪的实际使用状态的技术问题。