本发明提供了一种基于无人机的土壤‑植被‑大气水分采集系统，其特征在于，包括采样单元、监测单元、控制单元、通信单元以及终端；采样单元用于对土壤、大气以及植被部分的水分采集；监测单元用于测量环境的温度、湿度以及气压值，并对无人机进行准确定位；控制单元分别与采样单元和监测单元连接，用于控制监测单元和采样单元进行采样工作；通信单元与控制单元和终端连接，用于控制单元和终端之间信号的传递。通过使用无人机搭载本发明所述的采样单元、检测单元和控制单元，并通过通信单元和终端进行数据存储和调试控制，可实现对人工采样难度较大的地方不同梯度水汽的无人智能化采集，增大了数据采集范围和广度，使得采样数据更加可靠。