本发明属于隧道工程监控技术相关领域，并公开了一种盾构隧道变形监测系统，其包括基于姿态传感器串联的倾角测量单元、基于钢丝位移计的收敛测量单元、数据采集单元、数据传输单元以及远程监测平台；其中倾角测量单元和收敛测量单元与数据采集单元连接，数据采集单元通过数据传输单元将采集的倾角和收敛数据传输至远程监测平台，远程监测平台对采集数据进行处理计算得到隧道断面的竖向位移、水平位移、收敛和扭转变形。本发明还公开了相应的监测方法。通过本发明，能够实现对盾构隧道绝对位移和变形的自动化精确测量，有效解决现有的盾构隧道变形监测及计算等问题，为隧道施工、设计以及运营安全提供精确的数据支撑。