本申请涉及光传输线路的增益监测领域，公开了一种光传输线路的增益监测系统及其工作方法，包括：用于产生测试输入信号的信号发生模块，采集测试输出信号的信号采集模块，传输监测指令、测试输入信号数集In和测试输出信号数集On的数据传输模块及计算光传输线路异常参数k、预测输出信号数集Pn和光传输线路异常指标Q的增益监测后台。通过将Q与预设的光传输线路安全指标Qsafe进行比对，得到该段光传输线路的工作状态，实现了对光传输线路增益的监测。仅对光传输线路的增益进行监测，简化了监测操作，降低了监测成本。