本发明提供一种散射荧光双模态流式成像系统，包括具有激发光源和光束整形模块的多色正交照明单元，包括物镜、多光谱分像器和多个相机的多通道显微成像单元，以及与所述物镜共轴的进样管。所述激发光源能够发射两个或多个波长的激发光，经所述光束整形模块整形后，在与所述物镜焦面重合的位置处垂直照射所述进样管。所述物镜收集生物颗粒发出的散射光和荧光，所述多光谱分像器按照特定的光谱通带将所述散射光和荧光分由散射通道以及一个或多个荧光通道投射至不同的相机进行成像。整套系统原理基于光片照明的侧向散射和荧光发射显微成像技术，能够取得更准确的浮游生物观测结果，并适应更广谱的水域浮游生物物种范围和非生命颗粒物的在线测量需求。