本发明公开一种多探头气体拉曼光谱系统及混合气体定量分析方法，所述系统包括激光器、拉曼光谱仪、CCD以及多个气体拉曼光谱探头，多个气体拉曼光谱探头的激发光通光孔通过一分多的激发光光纤与激光器相连，气体拉曼光谱探头的信号收集光路通过多合一的信号收集光纤束与拉曼光谱仪相连，进而传输至CCD进行分区成像。在进行数据分析处理时，首先进行光谱预处理，包括基线去除、去噪、去除异常点等；对拉曼信号进行处理后，对待探测气体的拉曼信号进行寻峰，然后进行混叠峰位分解；最后基于贝叶斯模型的二阶段算法对混合气体进行定量分析。本发明方案探测灵敏度高，通过腔增强的方法提高探测灵敏度，且可以同时满足高灵敏度与便携性的要求，具有较高的实际应用及推广价值。