本发明公开了一种基于water－MTLF方法对超疏水气膜层厚度的测量装置及测量方法，该测量装置包括定位测量皿、防浸润丝线、升降控制步进电机、电机支撑平台、水平移动平台和液面高度测量仪。与之匹配的测量方法是先测量水中超疏水气膜层的厚度，然后测量硅油中超疏水气膜层的厚度，两者相减可以得到超疏水气膜层的厚度。相比于CLSM技术和Micro－PIV技术的测量方法，本发明对超疏水表面的测量范围更大，能够测量表面积不小于100mm×100mm，测量精度为10nm。测量过程对操作人员的专业水平要求更低。