본 발명은 바나듐 레독스 흐름 전지의 바나듐 이온 농도 추정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 바나듐 레독스 흐름 전지의 양극 및 음극 상태를 정확히 추정할 수 있는 바나듐 레독스 흐름 전지의 바나듐 이온 농도 추정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 바나듐 이온 농도 추정 시스템은 음극 및 양극을 포함하는 전지스택, 상기 전지스택과 연결되어 전해질을 저장하는 전해질 탱크, 및 상기 전지스택과 상기 전해질 탱크 사이에 설치되어 상기 전해질을 순환시키는 전해질 펌프를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지; 상기 바나듐 레독스 흐름 전지의 충방전 시 전압을 측정하는 전압측정기, 음극전해질의 개방회로전압을 측정하는 제1 측정셀, 및 양극전해질의 개방회로전압을 측정하는 제2 측정셀을 포함하는 전압측정부; 및 상기 전압측정부에서 측정된 상기 바나듐 레독스 흐름 전지의 전압, 상기 음극 및 양극전해질의 개방회로전압을 기반으로 바나듐 이온의 농도를 실시간으로 추정하는 농도추정모델을 포함하는 농도추정부;를 포함한다.