本发明公开了一种基于FBG阵列的海水表层温度密集剖面传感器，包括传感器模块和位于传感器模块外部的保护装置，传感器模块包括安装基板和设置于安装基板上的四条相同结构的FBG阵列；每条FBG阵列均包括增敏片和设置于增敏片上的光纤，光纤上通过飞秒激光技术刻写有多个不同反射波长的等间隔FBG，形成了FBG阵列，相邻两条FBG阵列采用错位排列；增敏片上沿纵向分布有一条光纤布置槽，光纤布置槽上均匀设置有多个点胶槽，相邻的两个点胶槽之间开设一个光栅布置孔，用于感应外界海水温度变化。本发明所公开的传感器结构简单，成本低、体积小，水下工作安全可靠，温度测量灵敏度高，为海水表层温度探测提供了一种全新的技术手段。