本发明属于曲面工件定位领域，提供了一种三维曲面工件的定位方法、装置及系统，该方法包括：根据关键特征点的理论参数，在三维曲面工件截取面片特征生成网格点阵，获取测量传感器在机床坐标系下的坐标，通过所述测量传感器测量所述关键特征点以确定所述关键特征点在机床坐标系下的坐标，根据测量值在网格点阵中进行迭代计算，根据选取的目标网格点与测量值，确定相应的旋转矩阵和平移矩阵，以及根据待加工点位坐标和旋转矩阵及平移矩阵计算加工点位的机床坐标，从而能够使最终得到的加工点逼近于实际加工位置，大大提高了三维曲面工件中的定位精度。