本发明公开了一种双重入射Littrow式光栅干涉仪及其测量方法，以解决现有的光栅干涉仪精度低且稳定性不足的技术问题。具体包括双频激光器、第一平行平板镜、第二平行平板镜等；双频激光器出射两束具有固定频差的正交线偏振光；第一平行平板镜设置在正交线偏振光所在光路上；第二平行平板镜位于第一光束和第二光束所在光路上，将第二束光分为两束参考光；偏振分光棱镜包括四侧，其中第一侧与第三侧相对，第二侧与第四侧相对，且第一侧与第二平行平板镜对应；第三侧出射的光线所在光路上用于设置待测光栅；第一反射棱镜和第二反射棱镜分别设置于第四侧和第二侧出射光线所在的光路上；第一光纤耦合器和第二光纤耦合器均设置于偏振分光棱镜的第一侧。