本发明提供了一种烟气二氧化碳排放在线监测系统，包括标准网格法流量分析仪、CO2浓度分析仪、温压湿分析仪和CO2排放在线监测平台，标准网格法流量分析仪包括标准网格法流量分析仪机箱和两组烟气多点流速取样探头，两组烟气多点流速取样探头分别与烟道的两侧烟道壁对应固定，以使烟道内烟气CO2流速的测量呈网格式多点分布；CO2浓度分析仪的取样探头伸入至烟道内，温压湿分析仪的取样探头伸入至烟道内，标准网格法流量分析仪机箱、CO2浓度分析仪和温压湿分析仪分别与CO2排放在线监测平台电性连接。本发明能够实现烟气二氧化碳排放在线监测的低迟滞性、高准确性和高可靠性。