本发明公开了一种虚实样机孪生特征迁移的数控机床主轴热误差预测方法。包括：首先，搭建主轴物理样机实验台，利用热迟滞聚类算法在物理样机主轴外筛选温度敏感点，以此建立热误差的自回归分布滞后模型；其次，依据热迟滞效应确定物理样机主轴外温度敏感点在物理样机主轴上的温度同滞点，从而构建物理样机主轴热误差分析模型；然后，建立机床的虚拟样机并迁移物理样机的孪生特征，综合物理样机、虚拟样机主轴间的孪生耦合关系，实现基于虚实样机孪生特征迁移的数控机床主轴热误差预测。本发明在数控机床主轴传感器布置困难的条件下，提高主轴热误差预测的精准性。