本发明公开了一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统及检测方法，该系统包括多模态光源模块、内窥探头、图像处理器、血流检测分析模块、血管形态学分析模块、人工智能分析模块及显示模块。该方法包括以下步骤：首先，肿瘤血流速度和血管形态测定；然后，肿瘤血管密度和血管分支节点和血管扭曲程度测定；最后，通过人工智能分析模块综合上述肿瘤血流速度、血管密度、扭曲程度，判定肿瘤血管是否正常化。本发明具有高时空分辨率、无创、无辐射、智能诊断等优点，通过监测肿瘤血管是否正常化，从而指导抗肿瘤药物在血管正常化窗口期的应用。