本发明公开了一种冷原子数检测装置，包括第一探测器、第二平凸透镜、第一平凸透镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜、第二探测器、反射镜、转接光筒、光学狭缝、扩束光筒、扩束透镜、1/4波片、第一偏振分束镜、1/2波片、第二偏振分束镜、探测腔；本发明结构简单，操控方便，可实现探测器位置的三维调节，利于冷原子荧光信号的检测；本发明模块化设计，可方便地用于不同检测系统的冷原子数检测；本发明采用大口径、短焦距透镜组合双向检测，荧光收集效率高，提高了信号的信噪比。