本发明公开了一种燃气轮机排气二维温度场测量系统和方法，所述系统包括：工控机；激光控制模块；激光光源；光纤合束器；激光发射及接收装置；转台驱动模块；镀膜反射镜；信号采集模块；所述工控机连接激光控制模块及信号采集模块，用于驱动激光控制板以及对采集到的信号进行处理；所述转台驱动模块用于控制转台高速转动；所述激光发射及接收装置固定在高速转台，并与镀膜反射镜分设于排气口两侧。所述系统和方法采用可调谐激光吸收光谱技术与断层扫描技术相结合的CT‑TDLAS技术，在燃气轮机的燃烧室尾部排气口处设置硬件设备，通过软硬件结合以实现排气二维温度场的检测，获得排气温度分布情况，可用于燃烧优化、故障诊断及控制策略分析。