本发明公开了一种用于非均匀缆拖曳阵的多自由度布放回收装置及方法，其中非均匀缆拖曳阵的粗细分布不均匀，非均匀缆拖曳阵的一端是缠绕在动力储缆装置上，另一端通过移动辅助轨道装置和固定出入水轨道装置放置到水下，移动辅助轨道装置放置的位置靠近动力储缆装置，固定出入水轨道装置放置的位置靠近非均匀缆拖曳阵的出入水处；动力储缆装置对非均匀缆拖曳阵的卷入和放出实现对非均匀缆拖曳阵的回收和布放；移动辅助轨道装置将非均匀缆拖曳阵的出入方向保持与动力储缆装置垂直；固定出入水轨道装置将经过移动辅助轨道装置后的非均匀缆拖曳阵的出入方向由与水平面呈水平变为竖直。本发明避免非均匀缆拖曳阵在布放与回收过程中对部分大尺寸功能节点的损坏。