本发明提供了一种非侵入式大容量发电机三维气隙偏心故障的检测方法，包括：通过电阻应变片采集沿圆周分布的四根发电机定子绕组轴向两端测点处的应变数据；利用采集仪采集多组所述应变数据并分别计算所述应变数据的有效值；根据多组所述应变数据的有效值计算得到不同测点的平均值；根据所述不同测点的平均值确定静偏心故障的类型以及所述静偏心故障的类型所对应的方向和程度。本发明解决了现有技术中早期无法精准检测发电机的气隙偏心的故障类型和故障类型所对应的方向和程度的问题。