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本发明公开了一种基于TOF传感器的高精度手术工具定位方法及系统,属于视觉定位技术领域,该方法包括:术中手术导航时,通过单个TOF传感器,同时实现点云测量物体形状及手术工具高精度定位;通过单个TOF传感器对手术工具上设置的多个反光球进行图像采集,获得反光球的强度图像与深度图像;根据所述强度图像,对反光球进行检测,获取所述各反光球的二维重心坐标;根据所述深度图像,对反光球进行识别,获取各反光球的一一对应关系;采用预设的算法,根据二维坐标和光球三维位置关系精准计算各个反光球姿态。通过本公开的处理方案,极大程度上降低了系统的成本及复杂性,使得设备小巧、方便、易于使用,因此非常适合应用于近距离定位的手持式设备。