本发明提供一种基于差分的金刚石NV色心荧光探测方法及量子传感器，其中，通过将金刚石产生的荧光与混合在荧光中的激光予以分离，并分别收集后作差分处理，在初始以及探测过程中，对激光进行增益调节，以使得差分保持为零，并通过输出增益增量，将荧光变化量的探测转化为增益的变化量，一方面在收集荧光时，分离出激光进行差分处理，能够简化结构元件，减少不必要的噪声干扰，另一方面采用激光相对荧光的增益增量来表征荧光探测值，能够较好的抑制探测过程中随荧光的不断变化而变化的共模噪声，提高系统的测量精确度。