本发明公开了一种隧道掘进过程中的水底沉降变形监测系统及方法，包括监测数据采集层，数据通信储存层和用户呈现层，所述监测数据采集层负责采集现场的数据，通过无线传输数据到数据通信储存层；所述数据通信储存层包括通信控制器和作为云服务器的数据库；所述用户呈现层采用服务器或者移动终端，用于对数据查询、分析和处理，其包括数据查询模块、表格查询模块、工况查询模块、数据分析模块和报警统计模块。所述沉降监测装置包括刚性杆、CCD摄像机、刻度尺和若干水泥桩，每两个水泥桩之间设置一个刚性杆，利用刚性杆前端指针指示刻度尺变化监测沉降量。本发明通过无线传输数据，全过程非接触测量，布设方便、简单，不影响水面正常通航。