本发明公开了一种地外天体的钻表异构式采样系统及方法，系统包括：装在地外天体采样航天器上的钻探采样模块、铲挖采样模块、样品封装模块和环境感知及视觉监测模块，铲挖采样模块与钻探采样模块对侧安装，样品封装模块在铲挖采样模块和钻探采样模块之间，环境感知及视觉监测模块的位置由铲挖采样模块、钻探采样模块和样品封装模块确定；方法为：钻探采样模块用于获取地外天体表层下方设定深度内的次表层土壤，铲挖采样模块用于获取地外天体表层土壤样品，二者采集到的样品均转移至样品封装模块中；环境感知及视觉监测模块，一用于获取钻探采样和铲挖采样的采样区地形结构，二用于对钻探采样、铲挖采样、样品封装以及样品转移过程进行视觉监测。