本发明公开了一种激光同轴熔融与检测反馈控制的增材制造系统，包括激光成形系统、LIBS系统、双色高温计系统、控制系统。激光成形系统、LIBS系统、双色高温计系统，通过第一分束镜、第二分束镜、第三分束镜的串联，构成一个激光同轴熔融与检测反馈控制同时进行的系统。本发明利用激光诱导击穿光谱（LIBS）装置和双色高温计对功能梯度材料增材制造过程中的局部金属粉末混合比例及熔池温度进行实时在线检测，并根据局部的金属粉末混合比例及熔池温度对激光功率进行反馈控制，实现了功能梯度材料成形过程中的成形参数的实时调节，提高功能梯度材料的成形质量。