本发明涉及一种大功率射频功率源输出功率线性控制系统和方法，所述系统包括射频信号产生单元、射频功放模块组、功率合成单元、控制信号源、信号处理单元、功率控制单元；射频功放模块组的每个射频功放模块连接至功率合成单元中功率合成变压器的初级；功率合成单元对各个射频功放模块的功率进行合成输出；控制信号源是给定的用于控制输出功率的模拟电压信号；所述功率控制单元根据信号处理单元得到的数字信号，通过协同调整功率模块数量以及供电单元电压控制射频功放模块组的功率输出。本发明实现了模拟信号对射频功率源输出功率的线性控制，保证了输出功率的线性叠加，从根本上解决了功率调节精度下降的问题，提高了在高功率输出条件下的功率调节精度。