本发明涉及一种视觉与激光雷达融合的室外移动机器人位姿估计方法，包括以下步骤：步骤S1:获取点云数据及视觉图像数据；步骤S2:采用迭代拟合的算法对地面模型进行准确估计并提取地面点；步骤S3:对视觉图像下半区域提取ORB特征点，并根据地面点为视觉特征点估计深度；步骤S4:获取由点云的深度信息构成的深度图像；步骤S5:提取边缘特征、平面特征及地面特征；步骤S6:利用汉明距离及RANSAC算法对视觉特征进行匹配并采用迭代最近点法初步计算移动机器人的相对位姿；步骤S7:根据视觉得到的相对位姿、地面点云提供的点面约束、法向量约束和非地面点云提供的点线、点面约束，得到机器人的最终位姿。本发明实现移动机器人在室外环境中精度更高、鲁棒性更高的位姿估计。