一种大尺寸光学元件的镀膜夹具及装夹方法，所述的镀膜夹具包括框架结构和方形支撑结构，方形支撑结构四边各由支撑板、缓冲条、加强筋、定位块和螺栓组成，加强筋、缓冲条、支撑板和定位块设有多个螺栓通孔，框架结构内侧面具有多个螺栓通孔和多个凹槽，多个凹槽分别位于方形支撑结构其中一组对边的外侧，将螺栓旋入四边的加强筋、缓冲条、支撑板和框架结构的螺栓通孔，用于支撑待镀膜的大尺寸光学元件，将螺栓旋入定位块、缓冲条、支撑板和框架结构，对待镀膜的大尺寸光学元件夹持定位，形成一个整体，框架结构外框尺寸与镀膜夹具盘内框一致，正好放置于镀膜夹具盘中。本发明可以与机械手配合使用进行装夹，可以提升大尺寸光学元件的波面质量。