本发明涉及一种油膜厚度测量亚微米级位移标定装置和方法，装置包括底座、下平台、上平台、支撑立柱、上端盖、滚珠丝杆传动装置、光栅测量装置、超声波测量装置和伺服电机，下平台安装在底座上，上平台位于下平台上方，支撑立柱的上端连接上端盖，下端贯通上平台和下平台后连接底座；滚珠丝杆传动装置的上端连接上端盖，下端贯通上平台和下平台后连接底座，滚珠丝杆传动装置的丝杠螺母连接上平台，伺服电机驱动连接滚珠丝杆传动装置；下平台上设有油槽，光栅测量装置和超声波测量装置均安装在上平台上。与现有技术相比，本发明通过精度更高的光栅传感器对超声波传感器的测量结果进行亚微米级的标定，提升了超声波传感器在工程机械测量中的准确性。