本申请提供一种基于模式配对的量子密钥分发方法及设备，方法应用于量子密钥分发系统的任一发送端，系统包括一个接收端和两个对等的发送端，包括：执行目标轮数的量子实验，得到所有在接收端的测量结果为有响应的本轮量子态对应的第一本轮脉冲；将所有第一本轮脉冲中任意两个相邻脉冲进行不重复配对，得到配对成功的多个第一脉冲对；对多个第一脉冲对的配对基矢进行筛选，得到配对基矢无效的多个第二脉冲对；至少对多个第二脉冲对包括的脉冲进行再次筛选，并至少对再次筛选的结果进行后处理得到量子密钥。根据本申请提供的方案，可以基于现有的光学通信设备，提升量子密钥分发系统的成码率，以及提高量子密钥分发系统的实用性与效率。