本发明涉及一种三维几何形状误差自动评定方法，属于精密测量技术领域。基于该评定方法，采用坐标测量机对工件某一功能表面进行三维测量，获取测量点三维坐标值，对坐标值进行分析计算直接得到误差评定结果，不需要提供被测表面的形状参数，也不需要人工构建测量要素。三维几何形状根据其内在的平移和旋转不变性及特征可以分为平面、球面、圆柱面、柱面、回转面、螺旋面和复合面七类。根据测量点坐标值计算出被测对象的不变性数目及特征矢量，识别出被测形状类型，进一步建立符合最小区域评定准则的误差评定数学模型，求解拟合问题得到最佳拟合要素，便可计算出误差评定结果。求解拟合问题需要的参数初值可以利用测量点坐标值和识别出的特征矢量计算得到。该评定方法能够全面真实地反映被测工件的形状误差，减少了人为干预，使形状误差评定过程智能化，更容易操作。