本发明属于高速风洞试验设备技术领域，公开了一种冷却水流量的精细控制系统和精细控制方法。该精细控制系统的若干个并联的泵Ⅰ、泵Ⅱ通过管路与水池连通，各泵通过对应的变频电机驱动；各泵Ⅰ、泵Ⅱ分别从水池抽取冷却水并汇流成一路冷却水送至换热设备进行热交换，热交换后的热水通过若干并联的冷却塔冷却后，流入水池；换热设备设置有并联的流量调节阀作为旁路。泵Ⅰ的冷却水流量大于泵Ⅱ的冷却水流量；各泵Ⅰ、泵Ⅱ的抽取的冷却水流量之和大于等于换热设备的最大冷却水流量。该精细控制方法采用粗调、中调、细调三级调节方式，在满足换热设备的最大换热需求的同时，实现对冷却水流量的精细控制与调节，具有较强的推广价值。