本申请公开一种数控机床的在机测量和补偿加工方法及系统。针对测量速度慢的问题，提供以下技术方案，根据加工时刀具的第一移动路线信息，获得工件的预测三维特征信息；根据工件的预测三维特征信息，规划具有区别特征的多个测量区域；根据测量区域中的三维特征信息，匹配测量路径运算模型；根据工件的预测三维特征信息，利用测量路径运算模型，生成测量时测头的移动路线信息；根据测头的移动路线信息，获得来自测头的工件实际三维特征信息；根据实际三维特征信息和理论三维特征信息，确定补偿加工时刀具的第二移动路线信息，以控制刀具补偿加工工件。通过具有特征的测量点和匹配测量路径运算模型，减少测量点数，提高测量效率。