本发明公开了一种低频交流电压精密差分测量系统及测量方法。该测量系统包括：参考电压信号发生模块，用于产生模拟参考电压信号；待测电压信号发生模块，用于产生模拟待测电压信号；采样模块，用于对参考电压信号进行采样，测得各台阶的电压，对模拟参考电压信号和模拟待测电压信号之间的电压差值信号进行采样，测得各台阶的电压差值。本发明通过使用现有的商用仪器作为参考电压信号发生模块、待测电压信号发生模块和采样模块，组成一个可以在常温环境下运行的测量系统，来代替基于可编程约瑟夫森电压标准的交流信号精密差分采样测量系统，可对校准源发出的交流信号实现ppm量级的测量，简化了实验条件及操作，同时降低了实验成本。