一种宽带高分辨率大动态范围延时补偿系统及方法，利用多个光程调节器件及相应的多层控制机制，将不同器件的量程和分辨率进行有效地衔接，从而实现高速、高分辨率、大动态范围的延时补偿机制，有效缓解了单个器件的带宽、分辨率和动态范围之间的矛盾，充分利用了不同器件之间精度和动态范围的覆盖与工作带宽的衔接关系，在保证宽带宽与高分辨率的同时，极大地扩展了延时补偿的范围，获得了单个器件无法实现的延时补偿效果，并且有效提升了系统的兼容性。