基于三维量子隧穿的非接触亚纳米传感方法与装置属于精密传感与测量技术；本发明针对导体被测物采用三维量子隧穿原理传感，首先将被测物和微测球的瞄准间隙调整至隧穿工作区间，再采用偏置电场发生系统产生偏置电压加载在微测球和被测件之间形成偏置电场，然后通过量子隧穿效应的产生将瞄准间隙转化为传感信号，尔后通过隧穿信号检测系统以亚纳米分辨力提取瞄准间隙信息；本发明还提供了一种传感装置；本发明有效兼顾了亚纳米分辨力、三维各向同性和非接触式传感特性，可实现大深宽比微纳/微小结构的高分辨力测量。