本发明公开了一种珠光体片层间距三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)试样预处理，在试样表面选定测量区域；2)将试样装入聚焦离子束‑电子束双束系统的样品室，在测量区域内测量得到珠光体片层间距d₀；3)测量区域内进行截面切割；4)采集截面形貌图片，确定截面中渗碳体片层法线与试样表面的夹角θ，运用公式d＝d₀cosθ计算该珠光体团的真实片层间距d。本发明利用双束系统的电子束观察以及测量表面的片层间距和聚焦离子束截面切割三维观察相结合，来确定准确的珠光体真实片层间距，成功开发了珠光体片层间距三维测量模式，有效地解决了珠光体片层间距测量难题。