本发明提供一种电磁波量子态轨道角动量雷达探测系统和方法，系统包括发射子系统和接收子系统。发射子系统，生成携带量子态轨道角动量的电磁波光子或微波量子，并选取所需轨道角动量模态数电磁波，经量子电磁波波束赋形天线发射后照射探测目标；接收子系统，使用光探测器接收反射光子，或者使用天线接收量子态轨道角动量电磁波的电场强度，经信号处理单元计算所需探测目标的参量，通过数据处理和认知处理提高检测前信号的信噪比，最终使用高信噪比的信号完成雷达探测的检测、成像和跟踪等功能。上述发明具有回波信号功率强，检测前信噪比高和散射截面积大的特点，可从根本上改善传统雷达的探测极限，提高探测能力。