本发明涉及一种利用极化分离测量涡旋波空间相位的方法。该方法包括搭建测量系统；将接收端与发射端进行对准；保持发射端的方位角和接收端的方位角不变，记录涡旋波空间相位随时间变化特性；保持接收端的天线架设位置和方位角不变，旋转发射端天线方位角，记录接收端相应的空间相位的变化曲线，得到涡旋波相对平面波的空间相位曲线；调整接收端的天线架设高度，得到在相应的天线架设高度下涡旋波空间相位曲线；根据接收端的涡旋波空间相位与幅度的时变特性、涡旋波相对平面波的空间相位曲线以及不同接收端的天线架设高度下涡旋波空间相位曲线，确定发射端的涡旋波在接收端的二维涡旋相位。本发明能够实现涡旋波远距离空间相位的测量。