本申请提供一种金属试样自动分拣装置，包括上料台、三轴运动机构、抓取机构、检测机构和组批台；上料台与组批台并排设置；三轴运动机构设置在组批台上，自由末端连接抓取机构，抓取机构包括取料爪和取盒爪；检测机构设置在三轴运动机构上。通过上料台提供装有金属试样的料盒，由三轴运动机构自由末端带动抓取机构，通过取料爪将料盒中的金属试样抓取后，经过检测装置检测后，分类放置到组批台上的匣钵中，由取盒爪将上料台上空置的料盒移开，且将组批台上装有金属试样的匣钵抓取到回转输送线上，也可将回转输送线上空置的匣钵抓取到组批台上。本申请提供的金属试样自动分拣装置，可以在进行金属试样性能测试时，实现对金属试样的高效分拣。