本发明公开了一种大厚度异质材料高质量真空激光焊接方法及系统，通过将基层板材与覆层板材放置于真空舱内操作平台上组成待焊复合板材并进行装夹固定，抽空真空舱内空气并输入惰性气体，根据实际需要设定焊接速度、焊接功率、离焦量，激光斑形状、激光焊接头摆动幅度和摆动频率等焊接参数，设于真空舱内的行走机构带动操作平台使焊缝在光斑的相对运动轨迹覆盖下，通过真空环境下激光重熔焊缝表面改性，增加熔透深度，提高焊缝强度，完成焊接后继续输入惰性气体并保持压强在一段时间内不变，输入空气后打开舱门完成焊接工作。本发明的方法在相同的激光功率条件下达到更大的熔透深度，实现大熔深焊缝一次成形，大大提高焊接效率。