本发明属于椭偏仪技术领域，具体涉及一种全穆勒矩阵椭偏仪的双电机自动变角系统结构，所述起偏臂整体结构设置在底板上，所述底板上设置有第一步进电机，所述第一步进电机上设置有检偏臂整体结构，所述检偏臂整体结构上设置有样品载物台结构。本发明采用卧式的结构方式，两臂的转轴处则基本不承受径向扭矩，仅提供角度旋转的扭矩即可，精度控制难度较低，且承载样品时去除了繁琐的真空吸附装置，采用了利用磁铁进行夹持样品的方式，结构简单，且易于实现。另外本发明是分别采用两个步进电机带动的检偏臂和样品台旋转，起偏臂固定，这种方式减小了起偏臂旋转时因抖动而造成的系统测量误差，极大地提高了穆勒矩阵椭偏仪的测量精度。