本发明实施例公开了一种汽油机排气氧浓度控制系统和控制方法，该控制系统包括：氧浓度检测模块用于实时检测发动机排气管路中的第一氧浓度值并发送至补气流量控制模块；补气流量控制模块与氧浓度检测模块连接，补气流量控制模块用于将预设的第二氧浓度值和第一氧浓度值进行比较，并根据比较结果输出控制信号；补气控制模块与补气流量控制模块电连接，补气控制模块的输入端通入压缩空气，补气控制模块的输出端与发动机排气管路连接；补气控制模块用于根据补气流量控制模块输出的控制信号将压缩空气补入发动机排气管路中以改变发动机排气氧浓度，实现能够较大范围的调节排气中的氧浓度，同时能够维持氧浓度在一定范围内长时间稳定运行的效果。