本申请公开了一种基于衍射元件的对射光谱共焦测厚系统及方法，涉及硅片厚度检测技术领域，系统包括第一光谱共焦系统、第二光谱共焦系统和电脑；其中，第一光谱共焦系统的第一光谱共焦探头内部从入射端到出射端依次固定设置有准直透镜、第一非球面镜和第一衍射元件，第二光谱共焦系统的第二光谱共焦探头内部从入射端到出射端依次固定设置有第二非球面镜、第二衍射元件和折射镜，第一光谱共焦探头的出射端和第二光谱共焦探头的出射端相对设置。本申请通过使用衍射元件对光谱共焦系统进行改进，从而能够校正空间姿态误差，并提高硅片的测量精度，且衍射元件的引入使得系统能够更加灵活地处理入射和反射光。