本发明公开了一种多段式自适应疏花装置、果园机械化作业设备及疏花方法，所述多段式自适应疏花装置包括底座机构、仿形机构、巡标机构和疏花机构，所述巡标机构设置在底座机构上，所述仿形机构和疏花机构均为多个，多个仿形机构和多个疏花机构一一对应，每个疏花机构设置在对应的仿形机构上，多个仿形机构从上到下依次设置在巡标机构上，且多个仿形机构能够相对巡标机构移动，所述巡标机构能够相对底座机构移动，完成靶标寻找和定位；所述果园机械化作业设备包括上述的多段式自适应疏花装置。本发明能够有效地解决现有技术中果园自适应疏花方面的难题，可以提高机构仿形巡标能力，降低了劳动强度，提高了疏花效率。