本申请公开了一种用于夜天文望远镜的偏振观测装置和偏振观测方法。其中偏振观测装置中齿轮组件包括依次啮合的主动齿轮、双联减速齿轮和从动齿轮；步进电机与能够带动主动齿轮转动；偏振光学片装配在从动齿轮的中间镂空位置；从动齿轮通过轴承装配在安装在夜天文望远镜的旋转轮机构中的预设转轮上的一个白光观测孔位置内的底座上；底座上设置有控制板卡和锂电池，控制板卡上设置有微处理器；控制板卡与步进电机电连接；从动齿轮上设置有磁铁的安装孔，将磁铁安装在安装孔内，霍尔传感器与磁铁配合。本发明的一个技术效果在于，本发明结构巧妙，观测操作简单，能够采用利用现有的夜天文望远镜实现偏振观测。本发明装置在国内最大的夜天文望远镜‑丽江2.4米望远镜取得较好的观测结果，实现国内唯一夜天文偏振观测，同样适用于国内2米级望远镜和未来的大望远镜，如兴隆2.16米望远镜、立项的12米望远镜。