本发明涉及一种自动异形盒装烟支设备及其操作方法，包括送烟支流线、送烟盒流线、六轴机械手、夹取机构和烟盒定位机构，所述送烟支流线上设有若干装烟模盒，该装烟模盒内装有若干烟支，所述送烟盒流线包括输送带、支架以及驱动该输送带运行的输送机构，烟盒置于输送带上，所述支架上至少设有一个烟支装填工位，所述六轴机械手上设有夹取机构，所述夹取机构包括夹烟机构和护烟机构，所述烟盒定位机构将烟盒固定，所述六轴机械手驱动夹烟机构夹取装烟模盒内的烟支并向外抽取，该护烟机构将抽出的烟支护住，六轴机械手利用夹烟机构将烟支装入烟盒内。本发明具有生产效率高、产品质量稳定性好且降低了人工成本的优点。