本发明公开了一种基于弹性摆的重力梯度测量装置，其特征在于，包括支撑结构、重力梯度探头、旋转运动测量单元；所述重力梯度探头位于所述支撑结构内，所述重力梯度探头为一对弹性摆，每一所述弹性摆包括簧片、硬质轻杆、质量块、光纤环骨架；所述硬质轻杆一端通过所述簧片与所述支撑结构连接，另一端与所述质量块连接，所述光纤环骨架安装在所述质量块上；旋转运动测量单元包括两个具有相同调制信号的角测量仪，两角测量仪的光纤环分别设置在质量块的光纤环骨架上；当测量对角分量重力梯度Γzz时，将两重力梯度探头沿z方向平行对称放置；当测量非对角分量重力梯度Γzy时，调整两探头敏感z轴重力加速度，并沿y方向首尾相对放置。