本发明属于物理尺寸测量技术领域，具体涉及一种燃料组件变形量双层超声检测方法。本发明装置包括六组超声检测系统和固定座，六组超声检测系统均匀固定在固定座上，超声检测系统包括一层超声检测探头、二层超声检测探头和固定板；一层超声检测探头包括两个探头，二层超声检测探头包括两个探头，探头固定安装在固定板上，固定板安装在固定座上，固定板为中空环形板。本发明方法包括步骤1、燃料组件变形检测准备；步骤2、燃料组件下插过程检测；步骤3、结果计算；步骤4、燃料组件提升过程检测。本发明能够消除由于换料机的机械误差引入的燃料组件变形检测误差，提高燃料组件变形检测精度。