本发明公开了一种基于深度堆叠卷积神经网络的植物细胞器分割方法及系统，涉及植物细胞技术领域，该方法包括：将获取的待分割的植物叶组织细胞图像输入到植物细胞器识别模型中，以确定所述植物叶组织细胞图像中各种细胞器的面积以及每种所述细胞器的数量；所述植物细胞器识别模型是根据深度神经网络模型和植物样本数据确定的；其中，所述深度神经网络模型为包含编码网络、语义分割网络和实例分割网络的网络模型；所述语义分割网络和所述实例分割网络均包括解码部分；所述编码网络的内部叠加有多个深度可分离卷积层。本发明可实现细胞图像中的细胞器分割。