本发明公开了一种大变倍比超紧凑型中波制冷红外三组元连续变焦光学系统，其特征在于，依次包含主物镜、拉虚镜，变倍镜组、补偿组一、补偿组二、后固定组透镜一、后固定组透镜二和后固定组透镜三；物方成像光束依次经过主物镜、拉虚镜，变倍镜组、补偿组一、补偿组二、后固定组透镜一、后固定组透镜二、后固定组透镜三成像在探测器上；连续变焦时，变倍镜组、补偿组一和补偿组二，形成三个变焦组元运动机构，三个组元分别沿光轴做相对运动，得到全焦段清晰的像，其中变倍镜组做非线性运动，补偿组一、补偿组二分别做线性运动。本发明具有体积小、重量轻结构简单，集成度高等特点，全焦段具有良好的成像质量。