本发明公开一种基于光子强度关联的全天候激光雷达探测系统及方法，所述系统包括：发射端、接收端、本地光电探测器、信号处理单元、三维测量单元；发射端用于生成脉冲激光光束分束，得到透射激光、反射激光；本地光电探测器用于将反射激光转换为电信号，作为参考电信号；接收端用于接收若干路被探测目标反射回来的探测信号并转换为电脉冲信号；信号处理单元基于参考电信号、各路电脉冲信号的光子到达时间序列，获取横向延迟时间和纵向延迟时间；三维测量单元用于根据横向延迟时间、纵向延迟时间，获取探测目标的三维位置和三维构型图像，完成激光雷达探测。本发明能够适用于雨、雾、云和霾等极端气候条件下激光雷达的全天候高精度探测。