本发明公开了一种应用于海洋信息网络的分层式数据采集系统及方法，其将若干个传感器节点分簇布置，每一簇包括一簇首节点和多个普通节点，通过多个普通传感器节点采集海底数据信息后统一传输至簇首节点，由簇首节点负责数据汇总并将其传输至水下机器人，降低了每个传感器节点的使用能耗，延长了数据采集层的传感器的使用寿命，提高了数据采集层的数据收集效率。并且，每完成一个数据采集周期后，都会在每个簇内重新选择一个新的传感器节点作为下一个数据采集周期的簇首节点，很好地均衡同一个簇内所有传感器节点的能量损耗，通过不断地轮回更换簇首节点，提升了整个簇的数据采集效率，实现了簇内所有传感器节点的能量利用最大化，更加节能高效。