本发明公开了一种超精密加工系统，属于精密加工技术领域，其包括：超精密加工机床，包括承载待加工工件的加工平台、固设在加工平台上的支撑臂和滑动设置在加工平台上的移动臂，支撑臂上设置有与其转动连接的旋转轴，移动臂上设置有能够相对移动的加工刀具；旋转轴位移监测模块，设置在旋转轴的上方；刀具切削刃磨损检测模块，对应加工刀具设置；工件检测模块，与加工工件对应设置；控制模块，控制模块与旋转轴位移监测模块、刀具切削刃磨损检测模块、工件检测模块电连接。本发明能够监测旋转轴的中心位置变化的同时，还可以检测加工刀具切削刃磨损情况，并结合加工工件加工情况，控制超精密加工机床调整加工参数，以满足工件的加工要求。