本发明属于光学测量技术领域，并具体公开了一种飞秒激光加载下透明材料动态测量装置及方法，包括飞秒激光器、非偏振分束器、飞秒脉冲泵浦模块和皮秒脉冲探测模块，飞秒激光器和非偏振分束器依次设置，飞秒激光器发出的激光经非偏振分束器分为两路飞秒脉冲激光；其中一路进入泵浦光路，由光束倍频单元倍频后，经机械快门得到单发飞秒脉冲，该单发飞秒脉冲入射到聚焦透镜，并聚焦于待测样品内部；另一路飞秒脉冲激光进入探测光路，由啁啾展宽单元展宽为线性啁啾皮秒脉冲，经成像透镜组引入待测样品，对激发区域放大后进入成像光谱仪，CCD相机采集成像光谱仪中图像。本发明可在单发脉冲内获取飞秒激光加载下透明材料内结构改性的时空演变过程。