本公开提供了一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警系统及方法，包括设置在铁路隧道内拱肩处的监测设备，所述监测设备包括相互通信的超声波探测仪与红外数码成像仪；所述超声波探测仪感知缺陷性病害引起的超声波能量场差异，并将波信号转化为电信号传输至红外数码成像仪，红外数码成像仪根据获取的电信号得到缺陷性病害源空间方位信息，对缺陷性病害进行瞬时图像采集；本公开实现了运营期铁路隧道衬砌掉块病害的实时监测和远程预警，有效避免了误报警和漏报警等高危情况出现，有利于保障运营期铁路隧道运营安全。