本发明公开了一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，包括光学元件就位模块、机械框体就位模块和光学元件入框洁净机器人，所述光学元件入框洁净机器人位于洁净暂存平台和框体接驳与装配转台之间，该光学元件入框洁净机器人能够将洁净暂存平台上的光学元件从包装盒中取出，并装入到框体接驳与装配转台上的机械框体中。采用本发明提供的一种大口径光学元件自动化离线精密装配系统，结构新颖，设计巧妙，自动化程度极高，大幅减少了作业人员的流动，从而大大减少了粉尘的产生，提高了环境和光学元件表面的洁净度，同时，整套系统运载能力强，稳定可靠，装配效率高。