本发明公开了大深度成像的光声显微成像系统及成像方法，系统包括信号采集装置及成像处理终端，信号采集装置包括：脉冲激光器、第一分束镜，第一偏振片、第一物镜，第二分束镜、第二偏振片、第二物镜、氦氖激光器、起偏器、调光玻片、第一滤光片、第二滤光片、棱镜、耦合介质、第一检偏器、第二检偏器、差分探测器、带通滤波器及放大器。上述光声显微成像系统，基于第一光路及第二光路输出光束，通过双向激发光束实现光束高通量、高分辨率地聚焦于样品，并利用位相型全内反射传感器作为光声波探测器，通过解析光声信号引起的耦合介质折射率变化，实现光声波的宽带、高灵敏度探测，大幅提高了对样品的成像质量。