本发明公开了一种盾构机管片自动化运输系统及其运输方法，解决了现有管片运输系统自动化程度低的技术问题。本发明包括依次设置的管片卸载器、管片吊机、管片运输小车，管片卸载器包括管片自动扫描识别系统、自动提升系统和自动旋转托架系统；所述管片吊机包括管片自动扫描识别系统、自动升降系统、自动行走系统、自动抓取系统；管片运输小车包括自动升降系统、自动运输系统；还包括管片销棒安装机器人、管片枕木抓取机器人及位于管片运输小车区域依次设置的管片自动水洗系统、管片自动气洗系统、管片自动清扫系统及管片质量自动扫描系统。本发明减少了人员操作，提高了施工效率，降低了施工成本，保证了人员安全，提升了盾构机性能。