一种自航式下投探空系统，包括安装有带螺旋桨电机、机载飞控系统和探空仪的无人机。无人机机身内前部设有储氢系统，中部设有安装了燃料电池的环境控制舱，后部设机载飞控系统。本发明具有下投探空仪与飞行器重量比约1/10的最优重量比，升限高。燃料电池作为无人机能源，航行时间长。无人机通过集气室和增压器对空气进行加热加压，调节环境控制舱的进气温度和空气密度，改善了燃料电池在高空的工作性能，为无人机提供了保障续航时长的足够功率。自航式下投探空系统机载若干多个探空仪，升空一次能准确的从多个地点高度在12~20km下投探空仪，探测大气垂直剖面的气象资料。使用本发明的自航式下投探空系统经济、环保，性价比更高。