本发明提供一种十二自由度航天模拟器对接性能试验装置，包括二维平动驱动单元、主动偏航驱动单元、被动偏航驱动单元、主动航天模拟器和被动航天模拟器；主、被动偏航驱动单元分别设置于二维平动驱动单元两端，主动航天模拟器设置于主动偏航驱动单元上，被动航天模拟器设置于被动偏航驱动单元上；主动偏航驱动单元带动主动航天模拟器，模拟对接机构的主动端；被动偏航驱动单元和被动航天模拟器，模拟对接机构的被动端；本发明航天模拟器各自由度之间运动耦合性小，各自由度实现灵敏、可靠，运动范围大，运动轨迹不受限制，采用气浮技术模拟精度高。