一种光刻样品及微纳结构跟踪装置及方法，包括系统光路的搭建，数据标定，实验测试等步骤。针对象散法容易受到噪声影响的问题，提供了一种差分象散法实现高速高精度的跟踪；针对功率探测器件容易受微纳结构表面反射率的影响，提供了一种光斑直径法实现微纳结构表面的高精度跟踪。对于刻写光刻样品时，要求高数值孔径物镜、高速度与精度跟踪，以差分象散法为主跟踪，并借助光斑直径法为限位，确保跟踪精度与稳定性；对于微纳结构跟踪时微纳结构表面反射率不均匀，因此以光斑直径法为主跟踪，并根据差分象散法快速获取准焦位置，提高跟踪速度与精度。本发明实现了光刻样品与微纳结构高速高精度高可靠性的跟踪，具有很好的应用价值。