本发明涉及计算摄像学技术领域，本发明公开了高速高光谱成像系统和方法，该系统包括二维阵列相机、高光谱相机、光路装置和重建模块，其中，光路装置，用于使得目标场景置于光路中；二维阵列相机和所述高光谱相机，用于在计算机控制下同步触发二维阵列相机和高光谱相机对目标场景进行采样得到二维空间测量值和三维空间光谱测量值；重建模块，用于通过第一预设算法对二维场景测量值进行计算得到目标场景的运动变化信息，并利用第二预设算法和运动变化信息对三维空间光谱测量值进行矫正，以根据矫正结果得到目标场景的完整高光谱重构图像。本发明可以实现高质量的高速高光谱成像。