本发明提供了一种基于激光气体吸收光谱的温度超帧率的测量系统与方法。系统包括激光发生模块、激光探测模块、干涉仪、光谱数据采集模块与数据分割处理模块。激光发生模块发出合束的双波长调制激光，其同时经过待测区域后，激光探测模块使用分光滤波方法，将同时产生吸收的双波长激光分开后，由光谱数据采集模块进行高速采集数据的存储与分包，实现对双波长调制信号在单个扫描周期内的超帧率光谱数据获取，进而基于超帧率数据的吸收谱峰值点特征进行谱参数拟合，得到在一个扫描周期内的超帧率测温结果。该发明结构简单，可大幅拓展温度测量的响应速度，在燃烧诊断等动态吸收光谱测试领域有广阔应用前景。