本申请提供一种基于多光学模式的MEMS器件测量系统、方法及设备，系统包括光源模块、光信号读取模块、数据处理运算模块、光束分光模块、光信号收集模块和待测MEMS器件，光源模块用于输入光信号；光信号读取模块用于将光信号转换为电信号；光信号收集模块用于投射光信号，并收集光调制信号；光束分光模块用于将光信号分别传导至光信号读取模块和光信号收集模块中；数据处理运算模块用于根据不同的光学测量模式对电信号进行相应的运算处理，得到待测MEMS器件的三维特征尺寸。本申请将多种光学测量模式融合进同一测量系统中，能够实现不同范围的三维特征尺寸所有参数的测量，测量范围更大，相对于单一光学测量模式下的测量精度更高。