本发明公开了一种分孔径共焦面实时偏振红外制冷型成像光学系统，包括偏振组、分孔径组、合束组、第一折转反射镜、成像前组、第二折转反射镜和成像后组，其中偏振组包括沿光路依次设置的红外波片和红外偏振片，分孔径组包括在空间上对称分布的四组完全相同的光路，分别包含三片红外材料透镜，合束组包括三片大口径红外材料透镜，成像前组包括三片小口径红外材料透镜，成像后组包括三片压缩成像光线的红外材料透镜，在合束组和成像前组之间包含第一折转反射镜，成像前组和成像后组之间包含第二折转反射镜，用于折叠光路，压缩系统外形尺寸；本发明采用四路分孔径，合理布局光路结构形式，四路成像通道完全一致，且充分满足红外制冷型冷光阑的要求。