本发明公开了一种高线性度的射频光传输系统及方法，在发射端采用双平行电光相位调制器，在接收端采用两套耦合器和光电平衡探测器对两路调制信号分别进行相干平衡探测，通过在发射端控制输入两个并联相位调制器的光源功率比和射频信号电压比，使两路调制信号通过相干平衡探测的两路电信号中的三阶交调分量的功率相等，再采用电减法器将两路电信号相减即可抵消三阶交调分量，实现三阶交调分量的完全抑制，从而提高系统的线性化。同时由于本发明采用了相干平衡探测技术，可以提高系统的灵敏度，减少相对强度噪声，从而降低系统的噪声系数。