本发明涉及一种基于太赫兹时域光谱的轴套自润滑涂层厚度检测方法，包括以下步骤：S1、采用反射式太赫兹时域光谱系统，利用空气‑金属镜的反射信号作为参考信号，利用空气‑样品涂层的反射信号作为样品信号，对两个信号作傅里叶变换得到二者的频域信号，由此得到参考信号和样品信号的相位变化和反射率，进而计算样品涂层的折射率；S2、建立太赫兹波在多介质层的轴套自润滑涂层内部传播的物理模型；S3、通过反射式太赫兹时域光谱系统，获得样品的反射时域信号，从而获得样品时域信号中反射峰之间的延迟时间；结合步骤S1获得的样品涂层的折射率以及步骤S2建立的物理模型，计算样品涂层的厚度。该方法有利于对轴套自润滑涂层厚度进行高精度无损检测。