本发明公开了基于介质集成悬置线的复介电常数传感器、测量系统及测量方法，该复介电常数传感器包括介质集成悬置线结构和样品池；介质集成悬置线结构包括自上而下叠置的五层介质基板，第一介质基板上导电层、下导电层对应位置开设有缝隙槽；第二介质基板和第四介质基板上设置有空气腔；第三介质基板上导电层设计有连接为一体的微带线‑带状线‑悬置线的三级渐变过渡馈电结构；第三介质基板下导电层设计有谐振金属导带；样品池设置于介质集成悬置线结构的第一层介质基板上。本发明通过结构的改进，能够减小外部干扰和传输损耗，极大提升谐振频率和品质因数测量精度，进而提升最终复介电常数测量效率和测量精度。