本发明公开了一种活塞位移测量装置及自由活塞斯特林制冷机，所述活塞位移测量装置包括：动力活塞运动特性延伸组件，与动力活塞连接，并向远离所述动力活塞的方向延伸预设长度；配气活塞运动特性延伸组件，与配气活塞连接，并向远离所述配气活塞的方向延伸预设长度；视窗组件，设置于自由活塞斯特林制冷机壳体的端部；激光位移传感器组件，设置于所述视窗组件远离所述自由活塞斯特林制冷机壳体的一侧，所述激光位移传感器组件的激光光路透过所述视窗组件照射在所述动力活塞运动特性延伸组件和配气活塞运动特性延伸组件上。本发明实现自由活塞斯特林制冷机动力活塞、配气活塞运动位移的测量，分析活塞部件运动特性，为制冷机研制提供关键测量数据。