本发明公开了一种基于微镜阵列的单物镜光片荧光显微成像装置及方法。本发明利用微镜阵列，采用同一个物镜将光片激发与荧光收集合二为一，在样品处实现样品自由，无需对样品进行复杂的处理，利用常规的样品载玻片与盖玻片即可实现，并且避免了光路调节；利用微镜阵列，将样品不同深度的光片激发荧光信息由微镜阵列系统的不同位置反射，成像于信号收集系统的不同位置，实现单物镜光片荧光显微成像，能够实现对大数值孔径物镜的使用，从而改善传统光片荧光显微成像中分辨率无法进一步提升的限制；并且，光路设计简单易行，便于实现后续产业化发展。