本发明公开了一种基于北斗时钟的精密短时间间隔测量系统及测量方法，包括卫星接收机模块、第一时延模块、第二时延模块、第一相位重合点模块、第二相位重合点模块、第三相位重合点模块、逻辑门系统模块、闸门信号生成模块、时间间隔产生模块、显示模块和电源模块；本发明通过差分相位同步检测方法减小相位重合点脉冲的宽度以提取相位重合点边沿脉冲作为闸门开关信号，提高了闸门时间测量的准确度，大幅度提高了短时间间隔的测量分辨率以及北斗时频系统的检测分辨率及其稳定性，实现了星‑地之间的高精度时间同步，加强了厘米至毫米级的北斗卫星定位服务能力。