本申请涉及齿轮参数测量领域，尤其涉及一种基于三坐标测量机的齿轮齿形偏差离线测量方法，包括S1，准备理论数据；S2，建立测量坐标系S3，将三坐标测量机的测头沿齿面的待测齿面网格点法矢方向靠近齿面进行测量，得到实测数据；S4，将实测数据与理论数据进行处理比较，得出被测齿轮的齿形偏差值。本申请基于三坐标测量机，运用通用测量软件，实现齿轮齿形偏差的通用离线测量，而且本申请的齿轮齿形偏差离线测量方法具有通用性，对任何齿轮都适用，其优点在于，相对于传统测量方法，在测量坐标系的建立方面更加细致，相对于传统数据处理方法，考虑了零件加工误差对测量的影响，因而结果更精确可靠。