本发明提供一种高速大动态范围磁场测量系统，包括：捷变射频源，基于频率控制字产生中频信号；混频器连接中频信号及本振信号，输出射频信号；磁场检测模块，对磁场进行检测产生荧光信号及对应的数字电信号；锁相解调模块，输出荧光解调信号；闭环锁频模块，基于荧光解调信号跟踪计算当前周期相对于上一周期的微波频率移动量及磁场大小变化量，得到当前周期的微波中心频率及磁场大小，并将微波频率移动量转换为频率控制字以更新中频信号的频率。本发明将顺磁共振传感器从传统的小磁场测量拓展到大的动态范围；通过快速反馈跟踪，提高了磁测量速度，增强了在不同场强下磁测量的适应性。