本发明公开了一种超高精度微球研抛一体机，包括机架以及设置在所述机架上的加压机构，下研抛机构，其滑动设置在所述机架上；平移驱动机构，其设置在所述机架上，且所述平移驱动机构与所述下研抛机构传动连接；公转机构，其设置在所述加压机构上，且所述公转机构传动连接有多个上研抛机构，多个所述上研抛机构与所述下研抛机构对应设置；多个保持架，其放置在所述下研抛机构上，且多个所述保持架分别与多个所述上研抛机构套设连接。本发明，通过三驱三偏心的设置加强微小球体的自转，对微小球体的抛光轨迹进行全包络，从而实现了对微小球体的超精密研抛，具有提升加工质量、提升加工精度的有益效果。