本申请公开了一种自动光学检测系统，包括第一图像获取设备、透明支撑膜和第二图像获取设备；第一图像获取设备和第二图像获取设备分别设置于透明支撑膜相对的两侧，第一图像获取设备的镜头和第二图像获取设备的镜头分别朝向透明支撑膜。本申请中，通过在透明支撑膜的上方和下方分别设置图像获取设备，当待测芯片放置于透明支撑膜上之后，第一图像获取设备和第二图像获取设备可以分别获取芯片背面的图像和正面的图像，根据背面的图像可以完成外观检测，根据正面的图像可以完成光电性能检测。由此，实现了一个工序采集芯片两面的图像，进而可以达到一次性检测芯片两面的目的，减少了生产工序，加快了生产节拍，节约了生产资源。