本发明提供了一种球面光学镜头三维轮廓检测装置，包括支撑组件、回转组件、定心组件、检测组件以及电控箱组件；回转组件和支撑组件连接设置在支撑组件上，电控箱组件设置在支撑组件内；定心、件连接设置在回转组件上；定心组件用于固定装夹待测光学镜头，定心组件用于调整待测光学镜头的位姿；回转组件用于给定心组件回转式供电；检测组件用于扫描定心组件上的待测光学镜头，检测组件能够实现不同扫描角度的扫描。本发明通过多组高精度机械运动组件联动，兼采用高精度检测探头，特殊方法处理被测数据，从而实现了高精度要求的部分光学镜头加工面型的三维轮廓的检测。