本公开涉及一种高温环境下温度变形同步测量系统和方法，该系统包括：热考核仓，用于对放置在热考核仓内的被测试件进行热考核；温度测量装置，用于测量被测试件表面多个参考点的温度信息；图像采集装置，用于采集被测试件表面的图像；处理装置，用于提取图像中多个参考点及目标点的光强信息；根据多个参考点及目标点的光强信息、多个参考点及目标点的温度信息，得到多个参考点的辐射光及反射光的强度信息及目标点的温度信息，进而根据多个目标点的温度信息，得到被测试件表面的温度场。通过本公开，分离被测试件表面的辐射光与反射光，从而得到高精度的温度场信息。