本发明涉及应用光学领域中的大视场光学成像技术，特别涉及一种可见光红外双波段大视场同轴折反射式光学系统及成像方法，包括沿物点发出的光线入射方向依次设置的反射镜、具有正光焦度的第一折射透镜、具有正光焦度的第二折射透镜、具有负光焦度的第三折射透镜、具有正光焦度的第四折射透镜、具有负光焦度的第五折射透镜和具有正光焦度的第六折射透镜；位于第三折射透镜和第四折射透镜之间设置有孔径光阑；所述第二折射透镜与第三折射透镜组合成第一组双胶合透镜，所述第四折射透镜和第五折射透镜组合成第二组双胶合透镜。该光学系统能够在实现大视场、高成像性能基础上，同时可以达到工作在可见光及红外双波段都能较清晰成像。