本发明公开了一种列车车轮直径动态测量方法，包括：沿列车轨道对称布置线结构光视觉传感器，获取列车车轮和车轴断面轮廓光条图像；由车轮断面轮廓光条与轮辋内侧对应的直线段确定轮辋内侧面方程，由车轴断面轮廓光条确定车轴轴线方程，轴线与轮辋内侧面相交计算出轮缘顶点圆圆心的内侧面投影坐标；由轮缘顶点圆圆心和轮缘顶点在轮辋内侧面投影坐标计算轮缘顶点圆直径；由车轮断面内外侧局部轮廓光条恢复车轮完整的断面轮廓，计算轮缘高度；用轮缘顶点圆直径减去两倍的轮缘高度得到车轮直径。本发明同时公开了一种列车车轮直径动态测量系统，采用本发明方法及系统可对列车车轮直径进行非接触式的高精度动态测量。