本发明提供一种测定水体急性毒性的单细胞成像分析系统及方法，涉及环境监测技术领域，包括散射光成像模块用于按时间序列对比色皿中待检溶液进行图像采集，得到多个视频帧的单细胞待分析图像；检测模块用于检测每个视频帧的单细胞待分析图像中的颗粒，颗粒由光散射形成的，并对检测到的每个视频帧的颗粒进行定位，得到每个颗粒的定位坐标，并根据各个定位坐标得到颗粒的运动轨迹；分析模块用于根据运动轨迹得到颗粒在待检溶液空间内运动范围的表征，并根据运动轨迹得到颗粒在待检溶液空间内轨迹变化的表征，并根据运动范围的表征和/或轨迹变化的表征，得到水体是否存在污染的结论。相比传统急性毒性分析方法，本发明具备速度快和抗干扰的优势。