本发明公开了一种基于非接触式三维应变光学测量的地应力测试系统及方法，涉及地应力测试技术领域。该系统包括钻进系统和三维DIC应变测量系统，钻进系统用于钻应力解除孔、锥形钻孔和测量孔；三维DIC应变测量系统包括DIC图像数据处理计算机、DIC散斑制作器、DIC图像数据收集器、数据存储器以及钻孔定向仪；DIC图像数据收集器包括微型相机、玻璃罩、电源、照明光源、三角形杆件以及相机固定器；相机固定器位于DIC图像数据收集器的轴向上，并且设置有三个，每个相机固定器上有4个微型相机。本发明采用非接触式三维应变光学测量来检测钻孔孔壁的全场应变，不需要进行应力修正，提高了测量精度。