一种云粒子谱分布测量方法及测量系统。所述测量系统包括片状偏振激光束生成系统，粒子散射光探测系统和计算机系统。本发明测量方法用偏振光照射云粒子，利用分光棱镜将散射信号分为两路，一路直接用光电图像探测器进行离焦干涉图的探测，另一路经退偏器再用光电图像探测器进行退偏离焦干涉图的探测，通过离焦干涉图和退偏离焦干涉图的比对实现对云粒子相态的判别，利用离焦干涉条纹图信息反演液相云粒子粒径以及冰相云粒子等效尺寸。本发明为大气粒子检测提供了一种新的诊断方法，可用于机载云微物理探测，实现对云粒子相态、尺度、分布以及含水量的在线测量，为气象学预测和人工干预提供有力依据。