本发明公开了一种基于数字全息扫描的三维形貌测量装置及测量方法，包括移动测量装置和数字全息检测模块，数字全息检测模块包括一激光器，激光器出射激光束面上设有半透半反棱镜，在半透半反棱镜和激光器之间设置有空间滤波器；在半透半反棱镜半透射方向设置有一块波长选择分光棱镜，波长选择分光棱镜上方设有一激光测距仪；在半透半反棱镜上下分别设有一CCD/CMOS光电耦合器和一平面反射镜，波长选择分光棱镜的反射光路上设有待测工件。该装置通过对子测量区域三维模型进行激光测距和图像拼接，得到大型工件表面的三维形貌，记录实测，可快速重建工件表面的三维形貌，降低了仪器对移动测量装置运动精度的要求。