一种非接触光学元件表面面形测量装置及方法，包括上位机、电子控制模块、探头支撑结构、光学探头、待测元件、元件夹持装置、Z轴电动平移台、千分表及XY轴电动平移台。光学探头向待测元件表面投影聚焦光点，光点反射回物镜后通过三孔光阑形成三孔亮斑。由于亮斑之间距离与光点高度位置有关，因此实时采集图像计算亮斑之间距离可获得表面厚度。为了增加高度测量范围，使用Z轴电动平移台上下移动待测元件并使用千分表测量元件位置。相比传统的接触式面形测量系统，本发明具有非接触的优点，可避免影响元件表面并同时获得大测量范围及高精度。