一种轧制环件外径在线测量机械装置及测量方法，前动梁通过导向杆和后动梁连接成一个活动框架，在前动梁上安装有测量滚轮，导向杆和前固定梁、后固定梁上安装的导向套配合，前固定梁通过连接板和后固定梁连接成一个固定框架，在前固定梁上安装有限位块，在后固定梁前端安装有油气一体缸，气缸中安装有检测活塞杆位置的位移传感器，气缸活塞头通过气缸接头、气缸法兰与后动梁联结在一起，油缸活塞头安装有油缸接头，气缸小腔进压缩空气时，气缸活塞杆缩回，带动活动框架向前，将测量滚轮压在环件外径上，通过气缸中所安装的位移传感器所获得气缸活塞杆位置即可换算出环件的外径，从而实现环件外径的实时检测。