本发明公开了一种短时突发通信前导序列时频同步方法及系统，该方法包括存读控制模块采用循环异步存读处理架构实现信号采样与数据处理的实时并行；分组压缩模块采用滑动分组数据压缩法实现采样数据分组压缩；本地载波模块采用前导序列和调制类型，生成前导序列的本地匹配载波；多路并行的匹配积分支路采用载波相频匹配法，基于前导序列的本地匹配载波，对压缩数据进行快速相关解调和相干积分；时频转换模块采用补零FFT法对匹配积分数据进行多轮次串行时频转换；检测解算模块采用积分峰值与自适应检测门限作判决，检测前导序列，并解算得到序列位置和载波频率。本发明具有时频同步精度高、前导解调类型多和检测灵敏度高等优点。