本发明公开了一种三臂式差动非圆齿轮系移栽机构，属于农业机械领域。该机构包括非圆中心齿轮、一级非圆行星轮、二级非圆行星轮、三级非圆行星轮、行星架和移栽臂，行星架与非圆中心轮同向差速转动，通过非圆行星轮间的啮合传动，使三级非圆行星轮一方面随行星架做周转运动，另一方面相对行星架做不等速转动。移栽臂分别与相应的三级非圆行星轮固连，在非圆齿轮系的约束下，得到移栽臂所需的特殊运动轨迹。本发明基于上述三臂式差动非圆齿轮系移栽机构，可实现更为理想的移栽轨迹和姿态并适应大株距移栽要求，移栽臂运动空间大，设计灵活度大，通过优化三臂式差动非圆齿轮系移栽机构的参数可实现水稻或蔬菜等不同作物所需的移栽轨迹和姿态。