本发明属于原料烟叶生产加工质量检测技术领域，涉及一种在线原料烟包的霉变复合检测方法，包括微波层析成像水分密度分布检测方法和烟包内部包芯水分温度及气味检测的复合检测方法；所述微波层析成像水分密度分布检测方法包括：将微波检测设备的收发天线设在原料烟包传送带的两侧，同时搜集两侧收发天线的能量衰减和相位偏移信号，利用电磁波衰减和相位系数联合层析成像；所述烟包内部包芯水分温度及气味检测的复合检测方法包括：所述原料烟包传送带设有短暂停留区域，短暂停留区域一侧设有检测箱体，检测箱体中设有探针，所述探针插入烟包内部采集包芯水分温度及霉变气味，另一侧为固定限位装置。