本发明提供了一种基于双光子激光诱导荧光的高焓流场粒子浓度测量系统和方法，该系统包括：激光器、高焓流场风洞模块、成像模块、图像处理模块、反射镜、三维振镜、三轴位移台和聚光镜；反射镜、三维振镜和聚光镜的中心同轴且位于同一光路平面上，三维振镜和聚光镜均固定安装在三轴位移台上；激光器产生激光束经反射镜照射到三维振镜，通过对三维振镜进行偏转和/或对三轴位移台进行移动，以使激光束的方向改变，然后改变方向的激光束经过聚光镜照射到流场待测区域的待测粒子产生荧光；成像模块采集经激光束照射产生的荧光得到荧光数据；图像处理模块通过对荧光数据进行处理，得到待测粒子的三维图像。本方案实现了无需片光源的高焓流场的三维扫描测量，不仅提高了测量精度，还降低了对激光器能量的要求。