本发明属于医学热层析成像技术领域，公开了一种医学热层析成像系统，获取待测生物体表面温度分布数据，并对待测生物体表面温度分布数据进行处理，得到待测生物体内部热源强度分布信息；通过三维温度分布计算模型根据待测生物体内部热源强度分布信息计算得到待测生物体内部的三维温度分布信息；通过数据转换程序将待测生物体内部的三维温度分布信息转化为热源形态的灰度图像，得到待测生物体内部热源的三维形态影像信息数据；通过热源分布状态确定程序根据待测生物体内部热源的三维形态影像信息数据，计算得到由体表向内逐层深度的热源分布状态信息。本发明能够直接反映病变的形态和位置，并能够进行疾病的早期预测且对药物疗效进行快速评估。