本发明公开了一种测量原子束流速度的方法及系统，该方法采用第一共振激光激发第二共振作用区域内处于基态的原子，第一共振激光为频率锁定在原子的第一共振跃迁谱线上的激光；在检测到的荧光信号强度达到第一稳定幅度值后，在第一时间点采用第二共振激光激发第一共振作用区域内处于基态的原子，并确定荧光信号强度开始减弱的第二时间点，第二共振激光为频率锁定在原子的第二共振跃迁谱线上的激光，且原子的第二共振跃迁谱线的激发态能级寿命长于第一共振跃迁谱线；根据确定的原子渡越位移和原子渡越时间，测定原子束流的速度信息。本发明解决了以往实验中推算原子束流速度的方式，存在测量精度较差、可靠性较低、且缺乏实测验证的难题。