本发明公开了一种平衡自稳型空间运动定位系统，包括球壳、平衡态自稳机构、平衡台、集成电路板以及电源；所述平衡态自稳机构设置于球壳内部且与平衡台固定连接，所述平衡台与集成电路板固定连接，所述电源与集成电路板连接；所述平衡态自稳机构具有三组驱动兼检测单元，三组驱动兼检测单元均以平衡态自稳机构的中心为参考点，围绕电源的圆周等间距分布。本发明的空间运动定位系统对姿态角、角速度、角加速度、转速等进行控制，且能够根据采集数据推算该系统的运动状况以及运动轨迹，可用于地图构建、勘探、机器人定位等领域，具有稳定、便捷、高效等优点。