本发明属于隧道掘进机模型实验领域，提供了一种基于相似理论的隧道掘进机室内模型实验方法与系统。为了解决实际掘进参数控制难、重复利用率低以及现场地质条件复杂施工难以控制的问题，基于相似理论的隧道掘进机室内模型实验方法，包括构建真实地层状况浇筑模型；利用模拟实验隧道掘进机对真实地层状况浇筑模型进行掘进实验；根据实际隧道掘进机参数与模拟实验隧道掘进机参数之间存在相似性，推算出实验获得的掘进状况所对应的实际隧道掘进机参数。利用小尺寸模型，预测工程现场大尺寸掘进，能够大幅节省资金、时间和人力成本。