本发明公开了一种基于神经网络的轻量级视频超分辨率重建系统和方法，包括：云端服务器、视频图像转换模块和超分辨率模块。视频图像转换模块从云端服务器接收低分辨率视频，并将低分辨率视频转换为数个图片帧，将图片帧输入超分辨率模块，超分辨率模块先对图片进行预处理，将低分帧通过神经网络模型，获得经超分辨率处理之后的高分辨率矩阵信息；超分辨率模块将高分辨率矩阵信息进行图片后处理，超分辨率模块将高分辨率图片帧输出给视频图像转换模块，视频图像转换模块在显示设备上完成对图片的输出。本发明的优点是：显示效果上以及相关指标上都大幅度领先于，模型占用小，输出速率快，在运行时所用内存空间较小。