一种实时双光束原位红外光谱系统及其方法，系统由两台完全相同的红外光谱仪和双光束红外反应池组成。双光束红外反应池由完全相同的样品池和参考池连接而成，样品池和参考池处于同一水平线上分别对应于样品光谱仪和参考光谱仪，由计算机同步控制两台红外光谱仪，实时、同步采集样品光束和背景光束谱图来得到催化剂表面物种随反应时间变化的真实信息，排除实时状态下的气体分子振动光谱干扰和加热条件下产生的发射光谱干扰。本发明使表征结果变得更加精确可靠，可以在变化的气相组分条件下，获得不同温度下、实时的催化剂表面活性中心、活性相和中间物种的信息。