本实用新型提供一种垂直入射的太赫兹探测系统，包括：发射模块，用于发射太赫兹波束；分束镜，设置于发射模块和被测样品之间；发射模块发射出的太赫兹波束沿第一方向传播，经过分束镜后垂直入射到被测样品表面；分束镜还用于改变从被测样品反射回的反射波束的光路，使反射波束沿第二方向传播；接收模块，接收反射波束。保证太赫兹波束垂直入射到被测样品表面，并在穿透一定的深度后扔按照垂直于样品表面的方向传播反射至分束镜，经分束镜反射后由接收模块接收，可对被测样品不同位置的单点采样从而实现三维成像和厚度测量。