本发明公开了一种基于四自由度运动机构的空间等离子体参数诊断装置，所述装置包括探针阵列、四自由度运动机构和固定框架，其中：所述四自由度运动机构为四轴结构，包括两个X轴、一个Y轴和一个Z轴，每个轴上均设有一个直线运动模块；所述探针阵列安装在四自由度运动机构的Z轴上，并且可绕X轴旋转90度；所述固定框架由焊接固定板、支撑柱、竖直调节机构、水平调节机构和基准板组成；所述四自由度运动机构通过X轴的底板固定在基准版上，Y轴固定在X轴的滑块上，Z轴固定在Y轴的滑块上。本发明通过探针阵列和四自由度运动机构的组合，实现了等离子体参数的大尺度、阵列化、多维度诊断，为近地空间等离子体物理研究提供技术支持。