本发明公开了一种基于偏振编码超表面的纳米位移测量装置及测量方法，所述装置包括照明模块、偏振编码超表面、反射模块和探测模块；所述的偏振编码超表面作用是将线偏振光转换为局域偏振态为方向角在空间变化的线偏振的结构光；通过反射模块使得入射光两次经过偏振编码超表面调控，获得空间均匀的线偏振出射光，其偏振方向角与超表面相对于光轴的横向位移呈线性关系，进而由马吕斯定律测量光强得到位移量。该装置和方法利用超表面测量横向位移，结构简单、量程大、灵敏度高。