本发明涉及一种一种海底边界层观测系统，属于海底监测领域，系统包括外部框架结构、耐压舱、释放机构、浮力调节机构和观测仪器；外部框架结构包括第一框架和第二框架，第一框架位于第二框架的正上方，且第一框架与第二框架固定连接；释放机构、浮力调节机构和观测仪器安装于第一框架上；释放机构与工作船上的地质缆可拆卸连接，释放机构用于在地质缆的拉力下，通过释放机构提拉着系统进行下潜，并当系统到达海底后对系统进行释放；浮力调节机构用于在对系统进行回收时，通过调节自身浮力的方式使系统浮出水面；耐压仓安装于第二框架内。该系统能够解决现有技术中在水深或声学信号通讯不畅的复杂海区无法有效布放和回收的问题。