本发明属于微波应用技术领域，具体涉及一种双探头差分式微波在线测量含水率装置及测量方法。装置由微波探头单元、探头固定座、滑动平台、丝杠导轨单元、伺服电机单元及信号显示控制单元组成。双微波探头沿物料输送方向安装于探头固定座上，垂直高度相差1/4个微波波长，整体固定在丝杠导轨单元中的滑动平台上，伺服电机与丝杠导轨单元相连接控制滑动平台的移动，信号显示控制单元控制伺服电机转动使双微波探头分别处于相位极值点位置，通过同步延时的方式采集双探头数据进行差分反演运算处理，得到被测物料水分信息。本发明提高测量精度，可以实现传送带上粮食、砂石、化工品等材料含水率的快速无损伤检测。