本申请公开了一种小型化三维雷击脉冲电场测量装置及其刻度因数标定方法，小型化三维雷击脉冲电场测量装置包括：可调谐激光器、三维电场传感头、光电探测器以及测量仪器，三维电场传感头包括直角三菱柱，三面分别设置有非对称直波导感知元件，2个锥形偶极子电极的非对称直波导感知元件以及1个分段电极的非对称直波导感知元件，并且三维电场传感头放置在待测空间电场中，可调谐激光器发射激光至三维电场传感头，通过非对称直波导感知元件感应待测空间电场的电场并转换成光强信号，通过光电探测器将光强信号转换成电压信号，测量仪器测量电压信号三通道输出电压；根据三通道输出电压以及预先标定的刻度因数，计算待测空间电场的场强。