本发明公开了一种基于三维PIV的船用柴油机喷雾场测量系统及测量方法,该系统包括定容室、喷油系统、调压系统和三维PIV测试系统,所述喷油系统包含油泵和喷油器,喷油器位于定容器的顶端,所述三维PIV测试系统包含CCD摄像机、激光器、PIV同步控制器、光学元件和计算机,所述CCD摄像机有两台,分别位于定容室的一侧,两台CCD摄像机通过PIV同步控制器控制,CCD摄像机采集的图像传输到计算机,计算机分别控制PIV同步控制器和喷油同步控制器,所述PIV同步控制器与激光器连接,激光器与照亮定容器的光学元件连接。本发明的一种基于三维PIV的船用柴油机喷雾场测量系统及测量方法,可以对船用柴油机喷雾场进行三维PIV测量,获取三维速度分布数据。