本发明提出一种基于波长调制剪切干涉的火焰温度分布测量系统与方法，包括信号发生器、可调谐二极管激光器、准直镜、球透镜、第一凸透镜、待测火焰、平面反射镜、平行玻璃平板、第二凸透镜和高速相机。激光器发出的激光经准直镜、球透镜、第一凸透镜和平面反射镜后，在平行玻璃平板前后两个表面反射，两束反射光交叠区域的干涉图被第二凸透镜缩小至高速相机接收。在具体测量过程中，空场和燃烧状态下快速调制入射激光的波长，在每个像素点上提取两条干涉光强曲线的相移，求出待测火焰的差分相位分布，进而求解火焰折射率和温度分布。本发明无需预先标定调制过程中的波长，可以实现对动态火焰温度分布的快速非接触测量，具有广阔的应用前景。