本实用新型公开了一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统，包括电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，电流测量装置的电流测量电阻串接在Marx冲击电压发生器与放电球之间，在Marx冲击电压发生器旁设置有VHF天线，VHF天线接收Marx冲击电压发生器球隙击穿升压所产生的VHF信号通过示波器的触发器输出同步信号，同步电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的观测记录。本实用新型通过设置VHF天线采集放电长空气间隙被击穿放电前Marx冲击电压发生器球隙击穿产生的VHF信号，将此信号作为同步启动基准信号，从而提升对长空气间隙放电流注‑先导转化物理过程信号采集的准确性。