本发明提供一种机器人测量装置及其测量方法。该机器人测量装置包括：多轴机器人；定位结构，用于定位待测件的位置，并将所述待测件的位置信息反馈给所述多轴机器人；测量结构，安装于所述多轴机器人的机械臂上；所述测量结构包括测量架、水平运动机构、竖直运动机构及连接架，所述水平运动机构可水平运动地设置于所述测量架上，所述竖直运动机构设置于所述水平运动机构上；传感器，设置于所述测量结构的所述连接架上，用于测量待测件的尺寸；所述水平运动机构能够带动所述竖直运动机构沿水平方向运动，所述竖直运动机构还能够带动所述连接架沿竖直方向运动，使所述传感器运动至所述待测件的两侧。实现待测件尺寸的检测，并保证测量结果的准确性。