本发明提供了一种瞬态毒侵探测系统及方法。系统包括样品靶室、第一脉冲光调制器、偏振分束器、第二脉冲光调制器、偏振片和信息处理器。先将被测样品放入样品靶室，激光信号依次经第一脉冲光调制器和偏振分束器，于所述偏振分束器产生第一偏振激光和第二偏振激光，所述第一偏振激光进入样品靶室冲击被测样品；同时泵浦激光依次经第二脉冲光调制器和偏振片进入样品靶室冲击被测样品，所述被测样品经所述第一偏振激光和所述泵浦激光的冲击产生荧光。将第二偏振激光和荧光送入信息处理器，作为二阶关联函数的输入，通过观察二阶关联函数值的变化，实现对被测样品瞬态毒侵过程的探测。