本发明公开一种多功能水下观测系统及方法，涉及海洋观测技术领域，包括水下观测舱和水上控制模组；水下观测舱包括控制器、传感器组和光发射机；水上控制模组包括光接收机、定位授时器、程控卷扬机和主控模块；光发射机将水下多环境参数传输至水上控制模组；光接收机接收水下多环境参数；定位授时器为水下多环境参数增加经纬度位置和卫星授时时间信息；程控卷扬机通过缆绳与水下观测舱连接，通过控制缆绳的固定和收放，以对自容式工作模式和拖曳式工作模式进行切换；主控模块对传感器组进行定期或条件触发的校准，确保观测结果的准确性和可靠性，保障水下与水上的信息交互，且能够满足各种水体的水下观测。