本发明公开了一种导热系数测试系统，所述导热系数测试系统用于检测待测样品在微区尺度的导热系数，且包括：样品夹持系统，所述样品夹持系统具有真空腔室且包括温度调节和控制系统，所述真空腔室用于放置待测样品，所述温度调节和控制系统用于调节所述待测样品的温度，所述真空腔室的一端设有透光元件；光热反射微区检测系统，所述光热反射微区检测系统用于发射共焦同轴的加热激光和探测激光，且所述光热反射微区检测系统的发射端与所述透光元件正对设置。本发明的导热系数测试系统，实现材料辐照后较大温度范围的微米尺度高空间分辨率导热系数测试，测试温度范围广，测试分辨率高，响应快。