一种轧制过程中摩擦系数模型优化系统及方法，属于轧制过程控制数学模型技术领域。采用Levenberg-Marquardt优化算法优化轧制过程摩擦系数模型参数。其特征在于：该系统包含轧制过程数据库、轧制过程工艺参数数据表，以及如下功能模块：工艺数据读取和处理模块、工艺数据相关性分析模块、Levenberg-Marquardt优化算法分析模块、优化结果存储模块、优化结果应用模块。优点在于，在充分考虑关键工艺参数的前提下，该方法能有效处理冗余参数，利用现场实际轧制数据，直接对非线性多项式轧制过程摩擦系数模型的参数进行回归优化，避免了对复杂摩擦系数模型的线性化处理过程，使其更能反映现场实际轧制情况，提高摩擦系数设定计算精度，满足高精度轧制要求，从而提高产品质量和成材率。