本发明公开了一种金属管材3D自由弯曲成形方法及五轴自由弯曲设备，包括管材推进模块、管材轴向运动导向模块、机械手弯曲模块、感应线圈加热模块、润滑模块、逆向扫描与测量模块；管材推进模块包括锥状推杆(3)，Z向伺服电机(5)、滚珠丝杠(4)、直线导轨(1)，其中Z向伺服电机(5)用于管材的轴向送料；机械手弯曲模块包括：X向伺服电机(15)、Y向伺服电机(16)、弯曲模驱动伺服电机(18)、弯曲模座驱动伺服电机(17)、弯曲模(8)和弯曲模座(9)，仅需通过控制机械手弯曲装置的运动轨迹，即可成形不同弯曲半径的弯管，同时由于弯曲模平面与管材轴线能保持实时垂直，因此弯曲出的管材成形质量较好。