一种沥青混合料二维内部结构检测系统及检测方法，包括文件管理模块、图像预处理模块、集料分计筛余识别模块和内部结构特征指标计算模块；文件管理模块、图像预处理模块、集料分计筛余识别模块和内部结构特征指标计算模块依次连接；本发明具有测试精度高、操作简单、费用低等优点，可以弥补传统混合料内部结构测试方法使用单一评价指标描述内部结构整体特征存在的不足。本发明可从细观方面反映沥青混合料内部各组成部分的分布情况，能够准确、客观地评价沥青混合料内部结构的整体特性和分布特性，是一种价格低廉、易于推广的新型测试和评价系统及方法。