本发明涉及光学精密测量技术领域，提供了一种大线性响应范围横向差动共焦传感测量方法及装置，该方法在传统的共焦探测光路中以光轴为分界线遮挡一半探测光束，将被测表面的离焦量变化转为探测焦面上光斑横向离轴变化的横向差动共焦(TDC)探测；然后通过探测器阵列分割探测焦面上的光斑，将探测的相邻强度信号两两差动相减得到多组归一化TDC响应曲线，并对其线性段进行拟合拼接，得到具有大线性响应区的差动共焦特性曲线，在兼顾分辨力的同时实现了大范围传感测量。该方法可为精密元件面形、三维表面结构等领域提供了高精度大范围快速传感扫描测量新方法。