本发明公开了是一种基于相位辨向的激光多普勒测速系统及其测速方法，该系统包括：第一分光器件，用于将连续激光分束为参考光与信号光；反光器件，用于返回参考光，并与散射光发生混频，生成原始混频光；第二分光器件，用于将原始混频光分束为第一混频光与第二混频光；光电探测组件，具有位于同一平面的第一光敏面与第二光敏面，用于将第一光敏面、第二光敏面上的干涉信号转化为第一电信号与第二电信号；信号处理模块，用于解算被测运动物体的速度大小和方向。本发明应用于光学测量技术领域，能够有效解决原有激光多普勒测速系统稳定性差、体积较大以及结构复杂的问题，有利于可辨向激光多普勒测速系统的小型化发展。