本发明提供了一种微型多光谱‑3D多模式相机系统及成像方法，其中，微型多光谱‑3D多模式相机系统包括：摄像头模组、衍射光学组件、带通滤波镀膜、支撑结构以及计算机系统，摄像头模组包括PCB板以及多个图像传感器，衍射光学组件包括光学基板以及多个衍射光学元件，计算机系统与所述PCB板电性连接，其中，光学基板通过光学隔离板划分为多个光学区域，多个光学区域呈矩形阵列有序排布，位于不同光学区域的光学基板的厚度不同。通过本申请，解决了现有技术中需要通过不同相机来实现多个成像模式，造成成本费用高昂以及成像系统庞大的问题，实现了在一个相机系统中存有多个成像模式，简化了多模式成像操作。