本发明涉及一种用于生化反应器的在线细胞显微观察仪，包括观察仪主体，物镜，观察入射窗，取样装置，外部光源系统；其特点是：外部光源系统与物镜之间设置反射棱镜，物镜后面，观察入射窗前设有反射镜，反射棱镜前面放置环形光阑片，反射棱镜侧面上部置有CCD或面阵图像传感器；取样装置由取样块，弹性元件，移动装置构成，其中，取样块与移动装置的驱动轴之间连接弹性元件，取样块前端面与观察入射窗之间的间隙构成采样池。本发明的外部光源系统通过替换不同滤色片、能很方便地更换波长；同时暗视场照明能提高观察仪对于细胞所成图像的对比度以及分辨率；并且具有结构简单，使用方便，制造成本低等特点。