本发明公开了一种多孔径单探测器交叉视场成像系统，涉及光学成像技术领域，系统由一个中心光学成像系统和两个拥有镜像对称光学结构的旁侧光学成像系统组成，中心光学成像系统为旋转对称系统，光轴与系统中心轴重合，两个旁侧光学成像系统位于中心光学成像系统的水平两侧，从水平面上看，两个旁侧光学成像系统光轴利用棱镜偏折装置与中心光学成像系统光轴存在一定的向内侧交叉的水平夹角，目标发出的不同角度的平行光分别通过中心光学成像系统和旁侧光学成像系统成像于同一探测器像平面内不同坐标点上。本发明无需额外加入后期数据处理即可一次成像得到探测器上各子图像的正确拼接图像，实现大视场、大相对孔径下的目标信息采集。