本发明公开了一种基于光纤传感测量公路路面表层水膜厚度的方法，其特征在于，包括：激光器LD发出的激光信号经过发射光纤传输进入待测路面平面，在路面水膜与空气分界面处发生反射；反射后的激光信号分别通过第一接收光纤和第二接收光纤进入第一光探测器PD₁和第二光探测器PD₂，第一光探测器PD₁和第二光探测器PD₂根据该激光信号的功率大小，输出第一电流I₁和第二电流I₂；第一电流I₁和第二电流I₂通过电缆进入外部电路，外部电路以双路相比的比值量处理，得到水膜厚度。利用本发明，提高了路面水膜测量值的准确性和可靠性。