本发明属于光学成像技术领域，提供了一种基于超透镜阵列的平面光电探测系统，该系统包括沿光路依次设置的由多个平面超透镜组成的辐射状平面超透镜阵列、光子集成回路和信息处理模块；所述平面超透镜阵列用于将入射光分成多个窄波段光束并聚焦；所述光子集成回路用于接收经过平面超透镜阵列的入射光，并对入射光进行相位调整，满足干涉条件；所述信息处理模块，用于基于光子集成回路产生的干涉图像对图像复原，获得高分辨率图像。本系统无需再利用大量的光栅分束器进行分光，光子集成回路的规模减小，整体结构紧凑，集成度高；同时降低了损耗、能量利用率高；进一步，能够极大的降低遥感载荷的尺寸、重量。