本发明提出一种基于双光梳光谱的温度场和浓度场测量系统和方法，系统包括同步模块、两个光学频率梳、2×1光纤耦合器、光学带通滤波器、1×8光开关、光电探测器、信号采集与处理模块、激光发射装置、探测器阵列；同步模块提供工作时钟；两个光学频率梳产生的飞秒脉冲经2×1光纤耦合器耦合，光学带通滤波器滤波，由1×8光开关切换连接到光电探测器和激光发射装置，光电探测器和探测器阵列上产生的双光梳干涉信号由信号采集与处理模块采集后提取吸收谱信息，计算不同谱线的积分吸收率，结合迭代重建算法获得局部积分吸收率，计算得到温度分布和浓度分布。本发明利用光频梳的精密光谱分辨能力实现温度场和浓度场的测量，具有广阔的应用前景。