本申请公开了一种聚合物三维电树枝和局部放电多通道联合测量方法及装置，该方法包括：以交联前为液体组分的聚合物原料制备固体绝缘试样，将针电极预埋入未交联的液体试样内部，交联后得到圆柱形固体绝缘试样；将固体绝缘试样固定于四轴运动滑台的载物台上，对固体绝缘试样执行平移操作和旋转操作，使得针尖处的电树枝始终处于光学显微镜的焦点上；在聚合物电树枝老化与局部放电测试过程中，按照分级进阶通道切换策略，通过旋转转盘对多个通道进行切换并观测，得到针尖360°旋转后三维电树枝形态图像数据。由此，可以解决聚合物绝缘材料内部电树枝演化过程三维形态在线实时观测问题。