本发明公开了一种坐标系建立方法及刚体质心与惯性参数测试方法，通过建立大地坐标系、参考坐标系、连体坐标系和摆盘坐标系，并求出坐标系之间的位置关系；测量不同放置姿态下摆盘轴线在参考坐标系中的位置；计算被测物体的质心在参考坐标系中的坐标；测量扭摆周期以及不同放置姿态下摆盘轴线在参考坐标系中的方向余弦；计算被测物体关于质心坐标系的惯性参数。该方法可以测量不规则形状刚体的质心与惯性参数，并且将质心的测量和惯性参数的测量解耦；保证被测物体的质心落在摆盘轴线上，满足了测试要求；采用三坐标测量仪和倾角仪进行测量，结合最小二乘法等数据处理方法，具有高测试精度的特点。