本发明涉及类器官培养技术领域，公开一种类器官在线监测培养装置。该类器官在线监测培养装置包括：基架、多个流动室、光学相干断层扫描成像结构、拉曼光谱成像结构、近红外光谱成像结构、光学显微成像结构、酶联免疫吸附测定结构、三维移动结构和控制器；控制器与三维移动结构电连接，用于驱动三维移动结构移动至流动室的指定位置，以观测所述流动室内类器官细胞和培养基；控制器与酶联免疫吸附测定结构电连接。通过类器官在线监测培养装置能够对流动室内的类器官和培养基进行在线原位监测，并实时反馈数据、调整流动室内的环境，通过动态监测维持类器官生长状态与环境，实现长时程、均质化培养。