本发明公开了一种光轴竖直相机的外基准测试方法，包括：架设测试系统；测试系统包括：激光跟踪仪、激光跟踪仪控制器、经纬仪、经纬仪控制器、上位机和立方棱镜；通过激光跟踪仪分别采集得到光轴数据和线阵数据，并存储；布置公共转站点，架设激光跟踪仪、经纬仪和立方棱镜；进行组网并统一四台仪器的坐标系；在统一四台仪器的坐标系后，进行光轴测量和线阵方向测量；对各测量数据进行处理，得到外基准测试结果并输出。本发明旨在解决当前光轴水平相机的外基准测量方法不适用于光轴竖直相机光轴指向天空的情况，通过本发明的方法可实现大口径和超大口径光轴竖直相机外基准的高精度测量。