本发明公开了一种基于衍射的长焦光谱编码成像系统和方法。包括如下步骤：1)利用相长干涉波长排布方式获得编码的衍射元件；2)选择望远系统的放大倍数Γ，计算望远系统的内在参数，获得望远系统；3)搭建标定点扩散函数的成像系统，利用标定点扩散函数的成像系统进行光谱标定实验获得不同波段的点扩散函数；4)搭建长焦光谱编码成像系统，利用长焦光谱编码成像系统进行光谱图像采集实验，获得不同波段的光谱混叠图像；5)利用高光谱图像重建网络算法对光谱混叠图像进行处理获得不同波段下的高光谱图像。本发明有利于重建网络算法的效果以及衍射元件的加工；本发明有利于系统焦距的增长以及对衍射元件的保护；高光谱图像准确清晰，谱段适用范围宽，鲁棒性高。