本发明公开一种共光路差分干涉位移测量系统及方法，系统包括相干光源，用于发出两束相干的激光，所述激光为一束测量臂和一束参考臂；位移元件，用于将待测物理量转换为测量臂沿基准光栅矢量方向的光平移量；合束元件，用于将测量臂与参考臂合束；基准光栅，用于使位移后的测量臂产生衍射多普勒效应，将测量臂与参考臂合束产生的干涉信号分为多路以作差分；相位探测元件，用于干涉信号的探测及相位计算。位移测量系统中，多路干涉信号相位的差分可以消除合束元件之前的环境扰动误差，而合束后的环境扰动误差可以通过测量臂与参考臂的共光路干涉来互消，使测量结果完全不受环境扰动的影响，位移测量精度极高，特别适用于非真空环境中的高精度测量。