本发明设计了一种随机振动驱动衰荡腔免标定气体浓度测量系统与方法，所用元件包括：窄线宽激光光源、光调制模块、光学衰荡腔和信号采集与处理模块。首先，测量光调制模块对驱动信号的响应延迟时间；然后，调节两束窄线宽激光的中心波长位于同一或相邻吸收峰，采集光通过充有待测气体的衰荡腔出射的光强衰减曲线；选取入射光被完全阻断的时刻作为拟合衰荡信号的起始点对数据进行拟合，得到双波长分别对应的指数衰减系数；最后利用双波长衰减系数的差与气体浓度的关系得到气体组分摩尔分数。本发明利用随机振动实现衰荡腔对双波长的分时选频功能，结构简单、成本低、对测量环境适应性强，在气体检测领域有较高的使用价值和广阔的应用前景。