本实用新型涉及抛光技术领域，公开了一种双脉冲激光抛光系统，双脉冲激光抛光系统包括激光光源、分束装置、延迟装置、检测控制模块及两组光束折转组件；分束装置将激光光源发出的激光分为两束光束，每束光束的传播路径上均设置有一组光束折转组件；延迟装置与其中一组光束折转组件相连，该光束折转组件为移动光束折转组件，延迟装置带动移动光束折转组件在对应的光束的传播路径上移动到不同档位，以使两束光束产生不同程度的光程差；检测控制模块用于获取工件的表面形貌图像以选择对应的抛光参数，以及用于实时观测工件的激光熔池状态并获取激光熔池图像，以调节移动光束折转组件所处的档位，提高了抛光精度，强化了表面性能。