本发明公开了一种多堆垛机协作双工位智能立体库系统及其运行方法，其中系统包括轨道单元、双向伸缩式堆垛机、立体库框架单元和中央控制系统；每一排立体库框架单元前对应设置有一条轨道单元；立体库框架单元上设有出入口输送单元和若干工位，工位为双工位结构，每个工位上设有用于检测是否摆放有物料的工位传感器；双向伸缩式堆垛机的前后两个方向上均设有货叉，双向伸缩式堆垛机采用的伸缩结构为多级伸缩结构；轨道单元上设有至少一台双向伸缩式堆垛机。运行方法则采用紧凑型布局的方式进行运行，本发明具有占地面积更小，货架利用率更高，物品出入库效率也更高，同时还可以实现物料与加工区之间即取即用的有益效果。