本发明公开了一种导热系数测试方法及其测试系统，测试方法包括以下步骤：将复合光缆埋设于待测土体中，所述复合光缆包括光纤及包覆所述光纤的热电阻材料层；利用加热控制模块通过所述热电阻材料层对所述待测土体加热，利用光信号处理控制模块持续采集地层的加热温度数据；利用光信号处理控制模块对加热温度数据进行处理，根据导热系数计算公式计算并输出待测土体的不同深度的导热系数，并绘制导热系数与深度的曲线图；本发明的测试系统体积小巧、便于携带，测试距离长，监测更深范围内岩土体的温度变化，测试效率高，测试结果误差小，在较短的测试时间内获得精细化的地层导热系数。