本实用新型提供一种大气污染物自动监测留样系统，包括箱体形式的监测留样系统的主体，所述主体的上部设置有上盖板，所述上盖板的下部设置有周向设置有围板，所述主体的基面上设置有多个透气孔，所述主体的一侧外壁上设置有气体检测模块，所述主体内设置有气体留样机构，所述主体的内侧上部设置有通讯模块，所述气体留样机构包括设置在主体内侧壁上的抽风结构，连接在抽风机构上的气密管道，连接在气密管道上的连接管，连接在所述连接管上的单向阀，以及与所述单向阀连接的集气罐，既能对所需区域大气成分进行实时检测无需人工操作，又能在检测到大气含有污染物时自动取样，且能够在不同时段对不同样品进行收集保存。