本发明涉及材料塑性变形测量技术领域，尤其涉及一种短纤维增强复合材料局部塑性应变张量的测量方法，包括：获取待测量的样品并确定待测区域，在测量坐标系下测定待测区域中的每根短纤维的指向；基于待测区域中的所有短纤维的指向，确定待测区域的三个应变主轴，建立应变主轴坐标系；在建立的应变主轴坐标系下，基于待测区域中的所有短纤维的指向分布情况，计算主应变；将主应变旋转至测量坐标系下，得到测量坐标系下测定的应变张量。本发明能够实现简捷地、可靠地测量并表征短纤维增强复合材料局部塑性应变性能。