本发明涉及一种谐振子壁厚及壁厚均匀性原位测量系统及方法，包括半球谐振子、彩色共聚焦传感器、和计算机；所述半球谐振子安装在机床主轴上；所述彩色共聚焦传感器包括一束宽光谱复色光光源、色散镜头、光谱仪和控制器；该彩色共聚焦传感器同轴安装到机床B轴上；所述彩色共焦传感器与半球谐振子相连接，用于测量半球谐振子壁厚；该彩色共焦传感器的控制器及光谱仪与计算机相连接，用于将测量数据输出至计算机进行统计分析。本发明可实现对谐振子壁厚及周向壁厚不均匀性的在线测量，对于控制谐振子壁厚及壁厚不均加工误差具有重要意义。