一种隧道运动体火蔓延模拟实验系统及其实验方法，包括：隧道主体；运动部件，具有实验小车、以及运动小车；实验小车在隧道主体内被传动链条牵引移动、设有火源模拟组件；运动小车位于隧道主体外侧、与实验小车同步移动、设有用于拍摄的火蔓延视频图像的摄像机与用于测量燃烧物燃烧温度分布的红外热成像仪；测量部件，具有用于测量燃烧物移动过程中各位置的环境温度的温度传感器、用于测量燃烧物移动过程中各位置的特征风速的风速传感器；本发明结构简单紧凑，不仅实现对火源移动状态下侧向火蔓延的实验测量，适用于隧道内不同特征风速状态下的实验，而且能够对实验小车的精准控制，实现对火蔓延数据的移动监测。