本发明公开了一种质子绝对能谱测量装置及其瞄准方法。所述质子绝对能谱测量装置包括：从瞄准激光发出端到实验置靶端依次设置的汤姆逊离子谱仪和辐射变色膜片堆栈；辐射变色膜片堆栈的中心开设有中心通孔；中心通孔的轴线与汤姆逊离子谱仪的进出孔的轴线重合；汤姆逊离子谱仪用于接收瞄准激光并使激光穿过辐射变色膜片堆栈的中心通孔到达实验靶点；实验靶点用于接收实验打靶激光，并使实验打靶激光加速产生质子，激光加速产生的质子会辐照在辐射变色膜片堆栈上实现离散能量角分布测量，小部分质子将穿过辐射变色膜片堆栈的中心通孔进入汤姆逊离子谱仪实现能谱测量。本发明综合这两套设备的诊断结果，能够实现宽范围下的高精度能谱测量。