本发明公开了一种基于光路的大尺寸支撑结构形变量测量装置及方法，包括激光测距设备、接收器、折转镜、支撑架、参考镜和测试镜，折转镜安装在支撑架上，参考镜安装于待测结构朝向激光测距设备的一侧上，测试镜安装于待测结构远离激光测距设备的另一侧上，支撑架设于激光测距设备与待测结构之间，激光测距设备与接收器相连；参考镜与测试镜的数量相同。本发明的测试装置通过测量激光的位移变化量，得出被测结构三维位置的形变量，精度高，在待测支撑结构尺寸在5m×5m×5m范围内时三维位置变形量测量精度可达5μm。本发明的测试方法能灵活应用于多种不同结构形式的大尺寸支撑结构的三维变形量测试，适用范围广泛，简单易行，效率高，节约时间与成本。