本发明公开了一种改进的高速主轴全息动平衡方法。其特征是将三点法误差分离技术与全息谱相结合,通过三点法误差分离技术对振动信号进行圆度误差分离,通过全息谱动平衡理论对主轴实际轴心轨迹进行动平衡识别,有效排除了平衡过程中被测截面圆度误差对失衡量计算带来的干扰,提高了平衡的精度和效率。相比于传统的“转子全息动平衡方法”,本发明能够用于表面存在圆度误差,运行速度存在波动的主轴故障的定性分离、不平衡故障的识别、主轴不平衡量的衡量与估计以及配重方案的制定,对提高现场故障排查的效率、减少反复平衡操作的盲目性等有极高的应用价值。