一种超精密柔性转子双面在线去重动平衡系统，包括超高速柔性主轴，超高速柔性主轴支撑在主轴夹具上，超高速柔性主轴的两端安装有不平衡去重盘，每个不平衡去重盘旁边配合有一个激光在线去重系统，两个激光在线去重系统和一个测控系统连接，激光在线去重系统实现上下和左右两个方向的位置调整以及去重激光器两个方向的旋转运动调姿，测控系统实现复杂工况条件下振动信号的采集与精确提取、激光去重系统位置与去重激光器姿态调整控制、激光脉冲发射控制以及人机交互的功能；本发明结合激光快速去除技术，实现了超高速柔性转子旋转状态下的不平衡测试与自动去重功能，节约了人工成本，大大提高了平衡效率。