本发明提供一种晶圆研磨系统和晶圆研磨方法，用于解决现有的研磨设备只能进行全局平整研磨，无法实现局部研磨的问题。晶圆研磨系统包括：操作平台、表面轮廓采集装置、控制单元和至少一个机械手臂；表面轮廓采集装置对晶圆的待研磨侧进行三维轮廓数据采集；至少一个机械手臂上安装有可旋转的研磨头，至少一个机械手臂上的研磨头的移动范围覆盖待研磨侧的任意位置；控制单元接受表面轮廓采集装置所采集到的轮廓数据，并通过表面形貌分析生成待研磨侧的轮廓地图模型，并将轮廓地图模型上各研磨单元的坐标与晶圆目标轮廓中的预设坐标进行对比，计算得出相应研磨单元在各个坐标方向上的研磨量，并向机械手臂输出相应的研磨指令。