本发明公开了一种基于迁移学习的机床响应建模方法、建模系统以及响应预测方法，该建模方法包括：利用源域数据训练源域响应预测模型；在源域响应预测模型上加入自适应层，以使损失函数小于预设值为目标反向调节源域响应预测模型的参数，得到域适应初始模型，损失函数包括分类损失和域适应损失；将目标域数据输入域适应初始模型进行微调，得到域适应模型；将源域数据输入域适应模型，得到辅助训练数据；利用辅助训练数据和目标域数据训练目标域响应预测模型。该方法结合模型迁移和样本迁移，实现源域数据的复用，减少了新工况下模型建立对新数据的需求量，从而降低实际生产中面对多种不同工况进行数据采集的实验成本。