本发明提供了大气微生物在线监测仪,包括:集气系统、多光谱探测系统、荧光寿命探测系统与高速数据采集系统;所述集气系统用于实时采集大气微生物;所述多光谱探测系统用于激发所述大气微生物产生荧光光谱信号;所述荧光寿命探测系统用于激发所述大气微生物产生荧光寿命信号;所述高速数据采集系统用于根据所述荧光光谱信号和所述荧光寿命信号进行分析反演生成多波长激发‑荧光光谱图与多波长激发‑荧光寿命图,并生成数据报告。本发明实现实时监测大气微生物的种类和浓度变化,并及时进行反演和结果呈现,对于存在异常的大气微生物,及时进行预警分析。