本发明涉及一种多窗口脉冲测量装置及方法，以解决现有技术中存在的超短脉冲测量分辨率和测量时间窗口不能兼顾的问题。该装置包括产生基频激光脉冲的激光器、设置在激光器出射光路上的分束镜、设置在分束镜透射光路上的阶梯延时单元、设置在分束镜反射光路上的倍频单元、设置在阶梯延时单元和倍频单元出射光路交叉处的和频晶体、依次设置在和频晶体出射光路上的滤波衰减单元、接收及处理单元。激光器产生的基频激光脉冲经分束镜分束，透射基频光经阶梯延时单元产生多束具有不同延时的基频脉冲，反射基频光经倍频单元产生多束二次谐波脉冲，两类脉冲经和频晶体形成包含多个待测窗口三倍频脉冲，并由接收及处理单元接收处理，得到所测量的脉冲波形。