本发明公开了一种基于膜技术的商船搭载海水样品采集系统，其特征在于，包括控制系统、抽水泵、预处理系统、进水电磁阀、高压泵、膜过滤系统、在线监测系统和样品采集系统。所述控制系统包括液晶显示屏、GPS定位器、可移动存储介质、核心控制处理器。所述膜过滤系统包括多个反渗透过滤器和多个增压泵，将海水不断过滤，收集浓缩后的海水，带回实验室进一步研究。本发明可以实现样品的自动采集及地理位置实时获取，利用膜技术进行海水浓缩，富集海水中的有效化学元素，解决海水样品体积大、不易于携带的问题，并且可搭载于商船由非专业人员操作，减少科研成本。本发明作为一种基于膜技术的商船搭载海水样品采集系统可广泛应用于环境科学领域。