本发明公开一种光纤模式耦合化学生物传感器、传感装置及其传感方法，该传感器由一根光纤上的一个长周期光纤光栅、两个布拉格光纤光栅、在光纤包层表面的对化学或生物分子敏感的吸收或敏感膜层，构成一个光纤模式耦合化学生物传感器。该传感器实现光耦合共振衰减和波长选择功能的器件和光路、化学或生物分子敏感膜层都集成在一段光纤上，整个传感器完全光纤化，微型化。传感装置由宽带光源、光纤、宽带耦合器、光纤模式耦合化学生物传感器、光纤光谱仪和计算机组成。该装置可基于光纤链路实现遥测，也可采用复用方法实现生物分子、化学成分及温度的分布传感。其测试结果不受温度、光源和光路变化的影响，稳定可靠。