本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及一种水体硝酸盐氮在线监测系统及定量测定方法。本发明使用在线全光谱仪采集水样数据，采用差分导数法实现水体硝酸盐氮定量。本发明系统包含在线区光源模块、在线区光谱采集模块、稀释区纯水模块、稀释区光源模块、稀释区光谱采集模块、光谱信息处理模块以及电源模块，能根据水体特性进行原位监测或稀释监测，线性范围广、泛化能力强。本发明系统及方法适用于市政管道污水、城市生活污水、河水、湖泊水体等多种水体的硝酸盐氮在线监测，普适性高、监测成本低，能够为水体硝酸盐氮实时监测提供有力支撑。