本发明涉及一种盾构施工管片沉降自动监测系统及其监测方法，包括：竖直地安装于车架尾部的顶面且朝向管片环顶部的第一激光测距仪和第二激光测距仪，第一激光测距仪与第二激光测距仪的间距等于管片环的环宽；可转动地安装于车架头部的顶面且朝向管片环顶部的第三激光测距仪；安装连接于第一激光测距仪、第二激光测距仪以及第三激光测距仪上的高程测量装置，与盾构的工控机连接，高程测量装置用于测量第一激光测距仪与第二激光测距仪的第一高程差以及第一激光测距仪与第三激光测距仪的第二高程差。在盾构掘进的过程中实时地对管片环的高程进行监测，以获取到管片环的沉降数据，无需人工测量实现了自动化的监测、提高了管片环沉降监测的精度。