本发明公开了一种红外双波段共焦光学系统，所述系统包括：依次设置的具有正光焦度的第一透镜组、正光焦度的第二透镜组、负光焦度的第三透镜组、正光焦度的第四透镜组；所述第二透镜组为谐衍射元件；所述红外双波段共焦光学系统的焦距f，所述第一透镜组的焦距f1，其中，0.25＜f/f1＜0.76。本发明利用谐衍射元件的物理特性，实现了共焦面的多波段融合；通过优化各表面的面型参数和适当地选取谐衍射元件的衍射级次，设计红外双波段光学系统，使系统在宽光谱的色差得以校正，每个波段的像质都达到衍射极限，有利于光学系统的小型化；加工满足普通金刚石车床车削的技术要求，降低了生产成本。