本发明公开了一种基于多重优选的大型柴油机孔系同轴度的测量方法包括如下步骤:在所测柴油机孔系上等距选择各孔截面，在所选截面上的点均匀选取n个点作为圆拟合点，并记录其空间坐标；基于排列组合方法得到组圆拟合点集合；拟合得到个最小二乘圆；得到拟合点和个最小二乘圆圆心间的距离，得到误差εji；定义一许用误差值为μ，统计满足要求的圆拟合点个数，以满足误差需求的点的个数作为排序指标，得到所测孔截面圆的圆心；得到所测孔的基准轴线，计算其余孔圆心截面圆的圆心同基准轴线间的距离为γk，再根据距离γk得到曲轴孔的同轴度。本发明避免了最小二乘法拟合圆心时易受到干扰点影响的问题，提高了孔同轴度测量的精度。