本发明涉及外科手术技术领域，尤其涉及一种精准定位的肿瘤手术机器人系统及其目标定位方法。该精准定位的肿瘤手术机器人系统包括机器人装置，所述机器人装置包括机器人本体、设置在所述机器人本体上的六自由度机械臂以及与所述六自由度机械臂连接的跟踪标记组件，所述跟踪标记组件包括连接杆，所述连接杆的首端与所述六自由度机械臂的末端相连，所述连接杆的末端设有穿刺套筒，在所述连接杆上设有至少四个反光小球。本发明提供的精准定位的肿瘤手术机器人系统及其目标定位方法，有效提高了定位精度，提高了手术效率和手术效果。