本发明公开了一种隧道形变实时监测系统及监测方法。该系统包括形变监测模块、数据传输模块、数据分析模块以及报警模块，形变监测模块包括多个监测单元，每个监测单元架设在隧道的一个横剖面，相邻监测单元之间间隔预定距离，每个监测单元包括雷达、拱顶信标、侧墙信标、拱脚信标；其中，雷达位于隧道的侧墙上距地面预设高度的位置；拱顶信标位于隧道的拱顶正上方；侧墙信标位于隧道的另一边侧墙上；拱脚信标位于侧墙信标的下方，并且靠近隧道拱脚处；拱顶信标、侧墙信标、拱脚信标为全向信标。本发明可以在不影响施工连续性的条件下，分别对隧道形变量进行实时监测。