本发明提供了一种原子自旋系综的磁共振相位补偿方法及系统，该方法包括：利用第一和第二AD采集模块采集磁共振模拟信号；对磁共振数字信号进行预处理；对第一磁共振数字信号进行低通滤波以及降采样处理，将低通滤波以及降采样处理后的第一磁共振数字信号进行锁相处理；对第二磁共振数字信号进行锁相处理；将两路原子信号进行作差以获取具有相位差值的信号；基于具有相位差值的信号，利用DDS信号发生器产生参考信号；将参考信号与具有处理后磁共振相位的原子信号进行相乘滤波处理以补偿具有处理后磁共振相位的原子信号的相位。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中原子自旋系综相位补偿技术中滤波器设计困难且容易产生较大时间滞后的技术问题。