本发明提出了一种亚角秒级角度测量系统、方法及相对变形角度测量方法，一是解决现有亚角秒级角度测量的视场过小、测量精度较低的问题，二是解决现有技术无法测量目标两个部分的相对微小变形的问题。该亚角秒级角度测量系统包括至少一个测量子单元，测量子单元包括目标平面反射镜、激光光源、基准平面反射镜和探测器；激光光源、探测器与基准平面反射镜设置在同一侧，目标平面反射镜位于基准平面反射镜的另一侧，且探测器表面、基准平面反射镜表面位于同一平面；目标平面反射镜与目标物体固定，运动姿态与目标物体同步，且目标平面反射镜平面和基准平面反射镜平面平行设置，二者之间的间隔为Ｈ。