本发明公开了一种空间机械臂末端D型螺栓自适应拆卸装置及其工作方法，属于面向空间站在轨服务的旋拧拆装置设计领域，包括：两个平动机构、一个转动机构和一个旋拧机构；所述的两个平动机构为相互垂直的横向平动机构、纵向平动机构；所述的转动机构、旋拧机构依次连接于纵向平动机构的下方。将横向平动螺母和横向平动丝杠与横向平动滑台和横向平动直线导轨相配合，通过横向平动直线导轨限制横向平动螺母旋转，从而使横向平动滑台完成直线运动。本发明充分考虑空间条件约束，由空间站机械臂驱动，可人工操作也可由程序自主操作。