本发明公开了一种镜头内部形变的弱相干光学检测方法与系统。利用OCT分别采集镜头形变前后各镜片表面的干涉光谱；提取获得深度域复数信号；基于深度域强度信号，对各个镜片表面进行微米精度的表面定位，获得每个镜片表面的像素位置及亚像素位置；基于深度域相位信号，检测纳米精度的镜头内部形变；基于深度域复数信号分析每个镜片表面的光谱域相位，以补偿深度域相位的包裹量，扩展量程至微米量级。本发明解决了传统方法中量程和精度不能同时兼顾的问题，实现了镜头内部形变的大量程、高精度无损检测，对伪像问题做了优化，提升了各镜片表面定位的稳定性。