本发明公开了细菌微生物的多波长多角度三维光谱检测方法及装置，涉及环境水体污染监测技术领域。基于预定波长范围的光照射到细菌微生物样品；获取多观测角度下的细菌微生物样品的光能，该细菌微生物的多波长多角度三维光谱检测方法，采用多个光能传感系统以多个观测角度感测样品体积部分出现的光能，利用光电转化装置得到吸收光谱与散射光谱信号作为每个观测角的波长函数，通过处理器对多个不同波长不同角度函数进行计算得到细菌微生物细胞的特征信息参数值，实现对细菌微生物的多种环境下的识别与表征。本发明装置采用复合宽带光源、样品控制系统、光电探测器和数据处理系统，来实现细菌微生物三维光谱的快速测量；并引入偏振光器，比对偏振光下的光谱差异，得到细菌微生物细胞的偏振特性。