本发明公开了一种行星大气成分配比在线检测系统，包括气体混合腔和质谱仪，气体混合腔连接漏孔取样装置，漏孔取样装置包括取样阀和多级漏孔装置，多级漏孔装置包括本体，本体设有凹腔，凹腔的底面设置出气口，凹腔的前端螺纹连接进气头，进气头设有进气孔，进气头与凹腔的底面间若干轴向贴合的漏孔板，漏孔板两端设有密封圈，相邻的漏孔板上的漏孔相互不重叠且在外圆周密封，取样阀的连接于本体和与气体混合腔之间，多级漏孔装置的出气口端与质谱仪连接，多级漏孔装置的出气口端与质谱仪之间的连接管路上连接有抽气装置。本发明还公开了行星大气成分配比混合系统以及在线检测方法，本发明不需要设置单独的过渡腔进行取样，可实现在线成分检测。