本发明公开了一种气体进样瓶、气体同位素分析系统及方法，包括：瓶体，瓶体上设有至少一个出口，出口上设有第一阀门，出口用于连接痕量气体预浓缩装置；四通管道，四通管道的第一个开口与瓶体连通，第二个开口连接于压力真空表，第三个开口上封堵有密封件，第四个开口上设有第二阀门，第四个开口用于连接抽真空系统。本发明实现了大体积进样，使得地球化学勘探样品中低浓度甲烷的碳同位素也可以检出，并且操作简便，为地表油气地球化学勘探技术的应用提供了可靠的技术手段。