本发明公开了一种车床尾座同轴度精密检测装置及检测方法，其中检测方法包括：将激光准直模块和光电测头分别安装在车床三爪卡盘和尾座套筒内；手动旋转三爪卡盘一周，根据准直激光束投射在光电测头上的光斑轨迹，拟合得到轨迹中心坐标；摇动车床尾座手轮使光电测头轴向移动到下一个测量截面，由激光测距模块测量移动的距离，根据多个截面上的激光光斑轨迹中心进一步拟合出车床主轴轴线。接下来，保持激光准直模块不动，将光电测头旋转一周，同样由多个截面上的激光光斑轨迹中心确定车床尾座孔轴线与各测量截面的交点；最后，计算出车床尾座的同轴度误差。本发明能够实现车床尾座同轴度的高精度检测，并且极大地提高检测效率，节约检测成本。