本发明提供一种原位浮游生物成像系统及方法，包括：照明单元、波前成像单元、图像分析单元；照明单元，用于为波前成像单元提供照明；波前成像单元包括透镜单元和采集单元；透镜单元，用于对接受的光束进行调制，得到光束中光线相位具有景深范围内一致性的光束，并传输给所述采集单元；包括两个透镜和透镜之间的平行面板，平行面板朝向透镜单元的一侧设置干涉图，用于对光束进行相位调制；采集单元用于接收透镜单元的光束并进行光电转换得到图像数据，将图像数据传输给所述图像分析单元；图像分析单元，用于接收采集单元的数据并进行处理，处理包括得到中间模糊图像。通过加入相位掩模板获得大景深范围内的清晰图像。