本发明提供了一种等离子体推力器瞬态离子流场测量装置及测量方法，属于瞬态流场测量技术领域。所述装置包括探头组件、测量模块及电源模块，探头组件包括入射栅、绝缘壳体、固定座和N个探头，N为≥3的奇数，绝缘壳体设有开口，入射栅固定在绝缘壳体的开口位置以使绝缘壳体形成密闭空腔，固定座上间隔设有N个安装孔，探头与安装孔一一对应安装固定且N个探头的接收面位于同一圆弧面内，固定座设置在密闭空腔内，且入射栅的入射孔位于圆弧面的圆心位置，电源模块用于给入射栅提供负偏压，还用于给探头提供扫描电压，测量模块包括N个测量单元，测量单元与探头一一对应，用于测量对应探头离子电流信号。该装置可以测量离子速度矢量角。