本发明提出一种高灵敏度的磁粒子成像系统及方法，该方法通过谐波相位的突变进行超顺磁性粒子的探测；由于该相位突变在极短的时间内偏转了180度，因此，相较于传统MPI的信号探测，使用相位的突变（即：相位对时间的微分）作为响应信号可获得更高的探测信号幅值，致使信噪比大幅提升，进而显著提高了系统探测超顺磁性粒子的灵敏度；本发明通过相位突变位置的漂移可高灵敏地探测超顺磁性粒子周围环境性质的变化，从而使得本发明在探测组织微环境变化方面的灵敏度显著高于传统MPI。