本发明公开了一种基于液体透镜的大量程双轴光电水平仪，平行且上下间隔设置上平板和下平板；在上平板顶面安装激光发射器和第一直角棱镜,在上平板底面设置液体透镜；在下平板顶面固定安装PSD位置探测器和第二直角棱镜；水平仪以下平板放置在被测平面上；由激光发射器出射的激光光束经第一直角棱镜转折投向液体透镜；液体透镜出射光经第二直角棱镜转折出射形成检测光，由PSD位置探测器通过对检测光进行位置检测获得置于被测平面上的水平仪的倾斜角度。本发明保障大量程并兼顾分辨率，能够在精密小角度测量中得到应用，包括在三坐标测量机、数控机床等精密小角度测量中进行应用，以及应用在平面度、平行度等其它精密测量领域。