本发明公开了一种级联靶标自校准式大型结构体位移形变测量方法，包括以下步骤：【1】建立级联靶标自校准式大型结构体位移形变测量装置：位移形变测量装置包括数据处理单元、基准靶标、测量靶标、n只级联设置的传递靶标，以及与基准靶标、测量靶标、传递靶标相对应的n+1测量图像位移传感器；【2】数据采集：图像位移传感器获取基准靶、传递靶标和测量靶标的图像数据，并发送至数据处理单元；【3】数据处理：数据处理单元根据基准靶标、测量靶标和每只传递靶标的位置关系，得到大型结构体的位移形变参数。本发明通过传递靶标实现了基准靶标向测量靶标的传递，实现了大型结构体位移和形变的绝对测量，并确保具有较高的测量分辨率和测量区域范围。