本申请涉及绝缘表面电荷测量技术领域，尤其涉及一种GIS绝缘子表面电荷畸变电场在线测量方法及装置。其中，一种GIS绝缘子表面电荷畸变电场在线测量方法，包括：实时获取绝缘子表面的电场信号，电场信号包括工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号；对电场信号进行快速傅里叶变换，从而确定电场信号的频率分量；根据频率分量确定工频交变电场信号以及绝缘子表面电荷畸变电场信号的比值，从而确定绝缘子表面电荷对工频交变电场的畸变程度。采用上述方案的本申请可实现绝缘子表面电荷的实时在线测量，实现绝缘子表面电荷积累动态过程的完整观测，可用于GIS绝缘子的状态监测和故障诊断。