本发明涉及一种分段式波浪载荷、冰载荷及结构响应协同测量系统，包括第一船模分段；第二船模分段设置有运动测量系统，用于测量船模六自由度运动；第三船模分段设置有信息采集系统，用于采集信息；第四船模分段设置有冰阻力测量系统，用于测量冰阻力；第五船模分段设置有冰载荷测量装置和动响应测量系统，用于测量冰载荷及涉冰结构动力响应；其中，第一船模分段、第二船模分段、第三船模分段和第四船模分段通过波浪载荷测量梁连接，波浪载荷测量梁上设置有载荷测量传感器，用于测量波浪载荷。本发明能够实现波浪载荷、冰载荷和结构响应同时测量，获得船舶在复杂海洋环境下波浪和冰载荷分布情况、涉冰带结构响应情况等。