本发明公开了一种金刚石平行砂轮表面三维形貌表征与建模方法，该方法首先进行磨粒密度和出刃高度的表征，然后根据测量结果依次对磨粒的方位、出刃高度和轴向位置、周向位置进行随机化建模，包括步骤：采用复形法和激光扫描共聚焦显微镜LSCM表征磨粒密度；采用复形法和激光扫描共聚焦显微镜表征磨粒出刃高度，得到磨粒出刃高度的统计分布；进行磨粒方位的随机化建模；根据磨粒出刃高度的统计分布，进行磨粒出刃高度和轴向位置的随机化建模；进行磨粒周向位置的随机化建模；判别上述拟添加磨粒与砂轮表面已存在磨粒之间的干涉，逐个添加磨粒直至达到测量得到的磨粒密度。本发明突破了表征仪器对砂轮尺寸的限制，实现砂轮表面形貌的高精度建模。