本发明提供了一种基于增强现实的三维互动学习系统及方法，所述系统包括信息处理装置、摄像装置、显示装置和至少一实体教具，所述实体教具设有标识信息；所述摄像装置用于在启动增强现实应用后，对真实环境进行视频采集；所述信息处理装置包括：识别模块，用于识别实体教具上的标识信息；方位计算模块，用于计算出实体教具的空间方位信息；三维渲染模块，用于获取标识信息对应的三维模型并渲染生成对应的虚拟物体，根据实体教具的空间方位信息，将虚拟物体放置于视频图像中的相应位置进行显示。借此，本发明能够将真实环境和虚拟物体实时地叠加到了同一场景中，为用户提供更为生动的感官体验，同时利用人类对三维空间认知的本能提高了教学效果。