本发明公开了一种超声波水流量测量系统，包括水流计、超声波测厚仪、传动装置和控制系统；其中所述超声波测厚仪设置在传动装置上，控制系统接收水流计和超声波测厚仪发出的信号，传动装置接收控制系统的控制信号。本发明超声波水流量测量系统，是通过传动系统带动超声波测厚仪，测量出不规则截面的水域上的若干采样点的水深值，并通过水流计测出水流速度，然后通过控制系统计算出该水域的截面面积后，再得到水流量。采用本测量系统，不仅操作简单，测量数据准确，而且自动化程度高。