本发明公开了一种单光束SERF原子磁强计及碱金属原子密度测量方法，所述方法包括以下步骤：首先，将单光束SERF原子磁强计中心位置三个方向的磁场强度补偿到零，加热碱金属气室，使碱金属原子达到SERF态；然后沿一个敏感轴方向施加恒定的直流磁场，沿另一个敏感轴方向施加带调制的偏置磁场，连续变化且过零点的偏置磁场，记录磁强计的输出信号，会得到具有色散线型的磁场共振曲线，进而得到沿X轴方向上不同直流磁场下的磁场共振线宽大小；通过二次函数拟合得到磁场共振线宽与直流磁场大小的关系；最后利用二次函数的二次项系数计算得到碱金属原子密度，从而实现碱金属原子密度的原位测量。