本发明公开了一种机组同心测量装置及其方法。机组同心测量装置包括微分头尺架、数显微分头、水准气泡接杆组件、尾杆、测头以及托架，其中：所述的数显微分头安装在微分头尺架中，所述的水准气泡接杆组件，一端与微分头尺架连接，另一端则通过尾杆与测头连接，测头通过托架支撑；所述的数显微分头的测头、水准气泡接杆组件、尾杆与测头均同轴设置，同时，所述的测头具有磁吸功能。由此可知，本发明有效地提高测量精度，降低施测人员的技能要求，节约施测人员配备数量。