本申请涉及一种悬索桥基准索垂度测量装置及测量方法，测量方法包括：根据第一全站仪和三棱镜装置进行天顶测距以得到三棱镜装置的天顶高程；计算第二全站仪、第三全站仪视线的大气折光系数K2和K3；分别通过第二全站仪、第三全站仪对360°棱镜装置进行观测，以分别得到第二全站仪、第三全站仪到基准索跨中处的单向三角高程h2、h3；根据大气折光系数K2和K3对单向三角高程h2、h3进行实时修正，以得到修正高程h2′、h3′；根据修正高程h2′和h3′，计算基准索的垂度。本发明提供一种悬索桥基准索垂度测量装置及方法，将设于地面的高程基准点向上移至基准索所处的高空，也无需预先搭建测量平台并测设高程基准点，即可获取空中大气折光系数，更准确。