本发明提供一种偏振分光镜热畸变的测量装置及测量方法，包括固体激光器、聚焦透镜、能量光纤、光纤整形镜片组、分光棱镜、透射平面镜、偏振分光镜、零度滤色片、衰减滤光片、斐索干涉仪和计算机；固体激光器发出的激光经聚焦透镜耦合到能量光纤，由能量光纤的传输进入测量室，再经光纤整形镜片组、分光棱镜，以θ角照射到偏振分光镜表面；斐索干涉仪发出的光经衰减滤光片、零度滤色片垂直照射到偏振分光镜；本发明偏振分光镜热畸变的测量装置具有结构简单，稳定性好和抗干扰能力强的特点，能够在非接触的条件下对激光照射下光学薄膜元件的波前畸变进行测量，并且在连续、单脉冲或重复脉冲激光照射的时候都能进行测量。