本发明公开了一种光学材料双折射率测试装置和测试方法，所述装置包括多波长光路系统、位相补偿系统、位相检测与处理系统、原位厚度测量系统；所述多波长光路系统包括双光路模块、正交偏光模块；所述位相补偿系统包括光程差增补模块，用于光学位相补偿；所述位相检测与处理系统包括位相检测模块和光程差测算模块；所述原位厚度测量系统包括自动升降模块和快速聚焦模块；用于光学材料样品厚度的原位测量。本发明基于微晶颗粒的双折射率测试装置及测试方法，极大地提高了双折射率的测试效率，有助于非线性光学晶体、双折射晶体等新型光学材料的快速性能评估，大幅缩短材料研发周期。