本发明公开一种海底地层空间机器人组合定位方法、装置及系统，涉及海底机器人定位领域，方法包括获取磁信标数据和MEMS‑IMU数据；磁信标数据为以海底地层空间机器人实时所在的位置为目标位置，单个磁信标在目标位置产生的磁场信号对应的磁场强度数据，MEMS‑IMU数据为若干节点的加速度数据和角度数据；根据磁信标数据，确定目标位置相对于磁信标中心的姿态角；根据MEMS‑IMU数据，确定目标位置相对于磁信标中心的位置坐标；根据位置坐标和姿态角度，确定目标位置的三维坐标，作为海底地层空间机器人的定位坐标。本发明将磁信标定位技术和MEMS‑IMU定位技术结合，可以有效提升海底地层机器人的定位精度。