本发明提供一种基于线激光干涉的旋转物体速度、距离和三维绝对形貌同步测量方法和系统，包括以下步骤：将待测物体设置在电机主轴上，启动电机，设置主轴转速，使待测物体随电机主轴旋转；通过散射光图像采集模块对被测物表面散射光进行采集，获得对应于不同时刻的被测物表面散射光图像。本发明利用Mach–Zehnder干涉仪、平凸圆柱透镜、双波长激光光源和两个窄带滤光片，在被测物表面形成两个互相倾斜成固定角度的线激光干涉条纹测量体，建立被测物表面距离和散射光相位差之间的线性关系，突破了传统激光多普勒测速原理的限制，并且无需机械式扫描，实现对运动表面速度和距离的多点同时测量，基于此，通过相关算法可同时测得旋转状态下物体的三维绝对形貌。