本申请公开了一种高速脉冲信号异步采样测量装置及方法，解决用单激光器如何异步采样高速脉冲信号的问题。高速脉冲信号异步采样测量装置，包含：飞秒激光器用于发送第一激光和第二激光。无源延迟线用于接收第一激光并发送至高速脉冲信号产生器；无源延迟线的长度为飞秒激光在空间中和无源延迟线中光程差的奇数倍。高速脉冲信号产生器，用于接收激光产生高速脉冲信号。电光采样模块，用于接收高速脉冲信号形成电场。所述线偏振器，用于将接收的第二激光固定偏振方向与所述电场传输方向呈45°，并穿过电场。所述采样模块，用于接收穿过电场的第二激光计算获得高速脉冲信号的时域波形。本申请提高其稳定性，有利于测量设备集成化。