本发明涉及一种应变式胎路三向应力测量装置及其测量方法，装置包括:弹性敏感元件,其包括基座、设置在基座上的基台以及设置在基台上的受力部件,受力部件侧壁上开设有贯穿径向的结构孔；盖子,其与基座配合,盖子上设置有与受力部件对应的通孔；多组惠斯通电桥,包括测量应变片和温度补偿应变片,测量应变片设置在受力部件的外侧壁上；应变测量仪,其与多组惠斯通电桥的输出端分别通过线路连通；以及数据处理装置,其包括与应变测量装置电气连接的处理器以及与处理器电气连接的显示器；以及利用上述装置测量三向应力的方法。本发明减少了三向接触应力分布不均匀对测量结果的影响，同时受力部分为接近连续的平整表面，测量方法消除了维间耦合。