本发明公开一种飞秒激光气体吸收光谱监测装置、系统及方法包括：第一光谱扩展单元，用于将第一飞秒光频梳产生的飞秒脉冲生成非线性差频的第一路脉冲；第二光谱扩展单元，用于将第二飞秒光频梳产生的飞秒脉冲生成非线性差频的第二路脉冲，第一飞秒光频梳和第二飞秒光频梳的重复频率具有固定差值；分光镜，用于将第一路脉冲和第二路脉冲合束；发射接收模块，用于发射合束后出射脉冲光和接收回射器反射的反射脉冲光并对反射脉冲光指向进行伺服控制；回射器，用于反射所述出射脉冲光至发射接收模块；数据监控单元，用于采集回射器反射的反射脉冲光，根据异步光学采样方法获取气体吸收光谱。本发明能够高精度、快速和非接触式监测有害气体的种类及分布。