本发明涉及一种长焦距大口径紧凑型空间望远成像系统及成像装置，其系统包括：第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组；所述第一透镜组为折衍混合元件，所述折衍混合元件的物侧面为凸面，像侧面为衍射面；所述第二透镜组为双胶合透镜，具有负光焦度；所述第三透镜组为双胶合透镜，具有负光焦度；其装置包括：遮光罩、镜筒、成像探测器和空间望远成像系统，所述空间望远成像系统设置于所述镜筒中。本发明采用衍射元件与传统的折射元件组合形成折衍混合透镜，增加光学设计自由度，减少用来校正像差和色差所需的透镜数量，有效降低了系复杂度，实现大口径长焦距的紧凑型系统设计，并且成像质量良好，适用于紧凑、轻量化的空间遥感光学成像系统。