本发明提供一种星载大气海洋高重频激光雷达系统及探测方法，包括设置在卫星上的高重频激光雷达，高重频激光雷达包括三波长激光发射子系统，与三波长激光发射子系统电连接的光轴调整子系统，设置在三波长激光发射子系统一侧的接收光学子系统和与三波长激光发射子系统电连接且与卫星平台遥测遥控交互的综合控制与信号处理子系统。本发明是为了解决气、海面、水下的综合观测问题，提供了一种星载大气海洋高重频激光雷达系统及探测方法，该星载系统基于高重频多波长激光发射、光子模拟通道协同探测的方式，可实现全球大气、海面、水下环境信息同时获取。