本发明公开了一种芯片级金刚石NV‑色心磁成像装置及成像方法，实现物体二维表面的超精细磁场成像，如生物细胞的磁图像。该方法通过激光脉冲和微波脉冲的极化，在外磁场中的金刚石的NV‑色心中产生的荧光，再次利用激光脉冲产生荧光，两次荧光的差分结果能反映NV‑色心所处的磁场强度，实现磁场信息到光学信息的转换，再利用纳米级凸透镜组和分布式光学成像单元将光学信号转化为电信号。该方法还涉及一种封装方法将整个系统封装芯片量级，包括温度控制和电磁屏蔽。在生物医学研究以及医疗诊断等领域有着重要的应用价值。