本发明提供一种自动纠偏回正装置及列车车轮自动探伤机器人系统。该自动纠偏回正装置包括：安装底座，设置于列车车轮自动探伤机器人系统的检测小车；回正结构，设置于所述安装底座，并可相对所述安装底座转动；以及支撑台，设置于所述回正结构，可带动所述回正结构转动，并可相对所述安装底座运动，所述支撑台用于安装所述列车车轮自动探伤机器人系统的机械臂。通过回正结构随支撑台转动，支撑台相对所述安装底座运动，可以适应行走小轨与钢轨之间的偏差，使得列车车轮自动探伤机器人系统仍能够正常探伤，便于使用。