本发明涉及一种五自由度同步伸缩二级机械手,其包括底板、回转模块、同步伸缩模块、机械手爪、转盘轴承和回转直线驱动组件,底板的中间部设有回转模块,同步伸缩模块中的固定框安装于电机安装板的第二端面,第一级伸出框设于固定框中且与固定框移动副连接,第二级伸出框安装于第一级伸出框中,且与第一级伸出框移动副连接,机械手爪通过转盘轴承设于第二级伸出框的第二端,且回转直线驱动组件的固定端与第二级伸出框的第一端转动连接,回转直线驱动组件的伸出端与T型板转动连接,且伸出端设于固定端中与固定端移动副连接。本发明有利于增大机械手的工作空间和工作行程,且同步伸缩过程中不会产生速度突变,具有安全可靠,成本较低等优点。