本发明公开一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量系统，当采用透射光路时，包括第一光源、第二光源、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、第一探测器、第二探测器、探测电路和计算机，当引入参考光路时，包括第一光源、第二光源、第一分光器、第二分光器、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、多通道探测器、探测电路和计算机，提高了系统抗光源干扰能力。另外，本发明可以在敏感光纤末端设置反射装置构成反射式双波长差分温度测量系统。本发明采用辐照并退火处理的光纤作为温度敏感元件，制作简单；采用双波长差分测量方案，增加测量信号强度的同时，有效抑制了光纤弯曲等引起的光路共模噪声，提高了测量精度，可用于高精度温度测量。