本发明公开一种基于硬件标签的内存敏感数据加密保护系统，该系统包括硬件标签架构、硬件加密模块以及系统支持模块。硬件标签架构通过标签指令和标签清楚指令，实现动态追踪敏感数据；并在片内缓存或寄存器中额外拓展标签存储，并修改流水线以允许标签在处理器运算中从附属的源寄存器向目标寄存器传播；在片外缓存和片外内存之间构建标签缓存，用于减小需要从片外内存中取数据以及标签时的负载开销；硬件加密模块对进出芯片的敏感数据进行加密和解密；系统支持模块为硬件标签架构、硬件加密模块提供支持。本发明的系统可以高效地、细粒度地、强鲁棒性地保护程序内存中的敏感数据不被泄露。