本发明公开了一种电磁参数测量系统及其测量方法，其中系统包括：两个波导同轴变换器，其中一个波导同轴变换器用于输出电磁波，另一个波导同轴变换器用于接收电磁波；两个波导模块，每个波导模块包括标准矩形波导和介质填充波导，介质填充波导内设有填充介质，标准矩形波导的一端与波导同轴变换器连接，标准矩形波导的另一端与介质填充波导的一端连接；波导垫片，设有用于安放待测试样品的窗口，窗口与填充介质连接，波导垫片与介质填充波导的另一端连接。本发明提出的电磁参数测量系统，对柔性材料和/或薄片材料的电磁参数进行测试，能够同时测量多种电磁参数，提高测量的效率，可广泛应用于微波测量领域。