本发明公开了一种测量非线性光学系数的z扫描测量装置及测量方法，测量装置包括设置于电动位移平台一侧的激光发射装置、设置于另一侧的激光接收装置和光谱探测装置，激光发射装置包括顺次设置的激光器、第一分光镜、连续可调衰减片、第一凸透镜、凹透镜、第一反射镜、第二反射镜和第二凸透镜；激光接收装置包括并列的第二分光镜、第三分光镜、第三反射镜，第二分光镜后依次设置光阑、第一衰减片和第一探测器，第三反射镜后依次设置第四凸透镜、第二衰减片和第二探测器，光谱探测装置包括的第三凸透镜和光谱仪。本发明实现了一次性完成非线性光学和发射光谱两个性质的测量工作，节约时间和成本，而且降低了激光器不稳定等带来的噪声。