本实用新型公开了一种双测头复合光学测厚装置，包括干涉光谱测头、色散共焦测头、装载板和滑移机构，干涉光谱测头用于实现纳米至微米量级的厚度测量，色散共焦测头用于实现微米至毫米量级的厚度测量，装载板的顶部两侧对称开设有竖直设置的安装孔，干涉光谱测头与色散共焦测头分别与两个安装孔连接，滑移机构包括滑块和滑轨，滑轨水平设置，滑轨上滑动连接有滑块，装载板固定在滑块的侧壁上。本实用新型基于干涉光谱技术与色散共焦技术的基本原理，将干涉光谱技术与色散共焦技术相结合，提出一种复合式厚度测量技术，构建双测头结构，以期实现纳米至毫米级别的厚度测量，拓宽测量范围，提高测量效率，满足不同厚度需求的测量要求。