本发明涉及一种多功能变形测量装置和测量方法，属于热变形测量技术领域；制作多功能变形测量装置；对被测试件进行标记；使用参比标准物对测量系统的精度进行校准；在试验平台上安装温度传感器；通过真空系统抽真空处理；通过温度精准调控模块进行温度控制；形成热辐射边界；调整测量相机视角和焦距；调整单色照明光源，实现灯光覆盖被测试件；在被测试件上喷涂散斑；对被测试件的初始状态进行测量；通过温度精准调控模块进行温度控制；测试并记录整个试验过程中每个温度点被测试件的变形情况；本发明能够解决传统方法在测量试件仅局限于材料级样品、测量环境模拟适用范围小、测量误差大等难题，用以保障航天器大尺寸复合材料结构热变形的高精度测量。