本发明属于荧光免疫分析技术领域，公开了一种全自动荧光免疫分析系统及方法，包括：供电模块、试剂信息采集模块、光源模块、中央控制模块、荧光检测模块、光子计数模块、层析模块、显示模块。本发明能有效避免普通计数模式中由于同步时钟信号的限制而导致的光子的遗漏现象，计数准确；同时，通过层析模块本可以获得更加准确的目标化合物浓度信息。本发明通过光子数时间扩展曲线的某个特定区间进行积分以及非线性最小二乘拟合，分别获得荧光强度和荧光寿命，其中为了非线性最小二乘在拟合的过程中，避免受到初始值的影响，提高全局搜索能力，得到较好的效果，采用基于遗传模拟退火算法的最小二乘算法。