本发明属于机械装置领域，尤其涉及一种应用于航空航天制造领域的弱刚性复合材料零件的柔性组合装夹装置及装夹方法，包括组合式底座、柔性支撑系统和定位压紧装置，所述柔性支撑系统安装在组合式底座上，所述定位压紧装置位于柔性支撑系统的上方；所述柔性支撑系统包括多个支撑单元，每个支撑单元包括有支撑杆、真空吸盘和弹簧，所述支撑杆的两端分别与真空吸盘和弹簧相连，所述真空吸盘与支撑杆通过球形关节连接。本发明可以实现具有不同型面特征的弱刚性复合材料零件快速装夹，自适应不同零件外形尺寸，极大提高装夹方式柔性化程度，并且适用于多品种小批量生产需要。