本发明涉及一种虚拟孔径复振幅拼接超分辨率天文望远镜系统，包括卡塞格林天文望远镜系统、中继光路系统和瞳面复振幅测量拼接与图像处理系统组成，卡塞格林天文望远镜系统将空间目标放大；中继光路系统将卡塞格林天文望远镜的出瞳共轭到后端瞳面复振幅测量拼接与图像处理系统；瞳面复振幅测量拼接与图像处理系统中，分束镜将光分为两部分分别通往微阵列透镜和夏克‑哈特曼波前相位传感器，微阵列透镜位于出瞳共轭面，和阵列光子计数器共同实现对波前振幅的测量，夏克‑哈特曼波前相位传感器也位于出瞳共轭面，实现对波前相位的测量，最终通过数复振幅拼接和图像处理计算机实现多帧复振幅在虚拟孔径上的拼接；本发明成像精度高。