本发明提供一种基于多级偏最小二乘算法的光谱分析方法及系统，属于光谱分析技术领域，采集样品的多个不同温度下的光谱；对采集的光谱进行滤波预处理；利用滤波预处理后的光谱，结合多级偏最小二乘算法，构建分析模型；利用分析模型进行光谱温度预测和样品浓度预测，实现光谱温度校正，对不同温度扰动下的样品光谱进行分析。本发明可对温度和浓度引起的光谱变化进行分离，分别建立温度间模型和温度内模型，温度间模型可成功预测光谱温度，温度内模型则可用于预测浓度，消除了近红外光谱建模时的温度干扰。