本发明公开了一种基于双内齿轮环形腔的纳米传感器，包括基底和分布在所述基底上的纳米金属结构，所述纳米金属结构包括：内齿轮环形耦合腔以及耦合腔下的直波导；内齿轮环形耦合腔包括环形及环形内部的四个突出的齿形结构；可通过改变齿高、环形半径等参数来改变谐振波长的位置，从而扩大使用范围。本发明是利用金属表面等离激元效应原理，使用金属‑介质‑金属波导结构进行设计的基于双内齿轮环形腔的纳米传感器，结构相对简单、折射率敏感度高、制备方便，可应用于生物传感器、化学传感器等。