本发明提供一种大口径光学元件反射率测量系统，该系统中第一光束调节装置将宽光谱超快激光转换为线型光束或矩形光束；初始光学谐振腔内不包括光学元件，线型光束或矩形光束在光学谐振腔内衰荡，形成第一衰荡信号；线型光束或矩形光束在包括光学元件的测试光学谐振腔内衰荡，形成第二衰荡信号；根据采集到的所述第一衰荡信号和第二衰荡信号，对应确定初始光学谐振腔的第一衰荡时间和测试光学谐振腔的第二衰荡时间，根据第一衰荡时间、第二衰荡时间、初始光学谐振腔和测试光学谐振腔的腔长，得到光学元件的反射率。本发明可以提高光学元件反射率测量精度和速度。