本申请公开了一种光学系统畸变测量设备，包括激光器，用于产生激光；平行光转化装置，用于将激光转换为平行光；激光分束器，用于将平行光分成多束子平行光；待测镜头；位于待测镜头的焦平面的成像元件，用于对经过待测镜头的多束子平行光成像，得到光斑点阵图像；处理器，用于根据光斑点阵图像，确定待测镜头的畸变。激光分束器将平行光转换成多束子平行光，即产生多个不同视场的光束，多个光束经过待测镜头后在成像元件上形成光斑点阵图像，进而处理器确定待测镜头的畸变，实现不同视场畸变的同时测量，无需单独获取每个不同视场上的图像分别测量，缩短测量时间，提升效率，并且降低环境的干扰。此外，本申请还提供一种具有上述优点的测量方法。