本发明公开了一种多轴联动复合测量系统及微零件全轮廓自动化测量方法，所述方法包括：S1、对初步测量子系统和精细测量子系统进行耦合标定，生成坐标变换矩阵；S2、利用初步测量子系统对待测微零件进行测量，生成第一测量结果；S3、根据第一测量结果解算待测微零件初始位姿，通过坐标变换矩阵将待测微零件初始位姿标定至精细测量子系统；S4、获取待测微零件表面的若干采样点坐标，精细测量子系统以初始位姿为基准，对采样点坐标进行排序生成测量路径。本发明采用低精度大视场测量子系统对待测微零件位姿进行预认知，并依此生成高精度测量路径，提高了在全轮廓中，精确测量路径获取的效率。