本发明公开了一种自由曲面长缝光谱仪光学系统，由视场光栏、折反镜组、自由曲面透镜、光栅和滤光片组成，其中折反镜组有一片正透镜和一片内反射负透镜组成。光学系统为折反射式，来自物方的光线从视场光栏出发，经折反镜组内反射后再经折反镜组透射至自由曲面透镜到达光栅，经其衍射后再经过自由曲面透镜至折反镜组内反射及透射后出射至滤光片，到达像面。自由曲面透镜有利于进一步校正光谱畸变和像质。本发明的优点是：能适应长狭缝设计需求，像差校正能力强，畸变低，结构紧凑；比曲面光栅和已有的含有多个非球面的类似光谱仪的成本低。