一种基于光纤传感的海水温深剖面测量系统，包括窄带光源、光耦合器、光分路器、环行器、光开关、光纤温深缆、数据采集卡和控制单元，所述窄带光源输出的光信号由光耦合器分成参考光和传感光，参考光依次经F‑P标准具和光电检测器送入数据采集卡，传感光经光分路器分为多路，每一路依次经环行器和光开关进入光纤温深缆，光纤温深缆的反射光沿原路返回到环行器后经光电检测器送入数据采集卡，所述数据采集卡与控制单元连接。本发明利用光纤温深缆对海水的深度和温度进行测量，不仅实现了海水温度剖面的实时、准分布式测量，而且测量精度高，设备故障率低。由于传感探头采用并联布置方式，不存在信号串扰问题，从而提高了设备的工作可靠性。