本发明公开了一种大相对孔径高变倍比红外连续变焦光学系统，从物面到像面依次包括前固定透镜组、第一变倍透镜组、补偿透镜组、第二变倍透镜组、后固定透镜组。在变焦过程中，采用第一变倍透镜组加补偿透镜组加第二变倍透镜组依次连续放置，沿光轴前后独立运动的方式，可同时获得超过50倍的高变倍比和F数恒定为2的大相对孔径，变焦光学型式简洁，变焦轨迹平滑，固定组元与运动组元可分开装调定位，易于光机工程实现，可连续变焦，变倍比大，相对孔径大，镜片数目少，能量收集能力高；尤其适用于中波3～5um与长波8～12um红外波段的变焦系统；可实现100％冷光阑匹配。