本申请公开了一种小型化模块化水质在线监测系统，涉及水化学在线监测技术领域。该系统包括：自动取样单元，包括一取样主支路，取样主支路包括压力调节模块、温度调节模块及流量调节模块；在线测量单元，包括多个测量支路模块，每个测量支路模块的输入端与取样主支路的输出端连接，输出端与废液汇集管连接；每个测量支路模块分别包括至少一个在线化学仪表，自动控制单元，包括数据采集模块、供配电模块以及显示控制模块，用于对自动取样单元和在线测量单元进行过程参数测量和传输、供电及联锁控制。本申请具有工艺流程简单、系统集成度高、设备尺寸小、空间占有水平低、自动化程度高、操作方便，并能同时实现水化学指标的在线连续稳定测量。