本发明公开一种微粒光散射谱分析装置及其应用方法。该装置通过双光束光镊系统形成捕获光阱实现对微粒的快速稳定捕获，利用在捕获光的垂轴方向放置散射光收集系统和光谱仪，实现光悬浮微粒侧向散射光的收集和利用。本发明还提供了一种利用该装置搭建的双光束光镊系统进行微粒光散射谱分析的方法，通过集成的光谱处理系统最大化利用收集的侧向散射光，精度和灵敏度与传统技术相比有很大提高。避免了分光引起的散射光浪费，可捕获微粒尺寸范围更大，且需要的捕获光强减弱，避免由于微粒吸热过多引起物性变化导致的测量错误，为微纳尺寸微粒的精密测量提供了方法与手段。