本发明公开了一种紧凑型长焦距无热化星敏感器光学系统，光学系统从物方到像方依次包括前组和后组，且前组和后组共光轴，其中：前组包括主反射镜和次反射镜，主反射镜为凹面反射镜，面型为抛物面，次反射镜为凸面反射镜，面型为双曲面；后组包括后组透镜一、后组透镜二和后组透镜三，后组透镜一为凸面向物方的弯月正透镜，后组透镜二为双凹负透镜，后组透镜三为双凸正透镜；物方成像光束依次经过主反射镜、次反射镜、后组透镜一、后组透镜二和后组透镜三最终成像在探测器上。本发明的星敏感器光学系统采用像方远心光路的结构型式，具有结构紧凑、体积小、重量轻和环境适用性好等优点。