本发明提供一种基于微型制冷红外热像仪的野生动物观测系统及方法，野生动物观测系统包括光电吊舱和数据处理终端；其中，所述光电吊舱用于同时获取野生动物的红外影像及可见光影像，并将所述红外影像及所述可见光影像发送给所述数据处理终端；所述数据处理终端用于控制所述光电吊舱的工作参数以及观测姿态，并接收和处理所述光电吊舱上传的所述红外影像及所述可见光影像，生成每幅影像的动物种群数量观测结果，并将所述动物种群数量观测结果导入数据库。可以快速对大范围区域的野生动物种群进行直接观测，自动解译并统计野生动物种类及数量，具有部署快捷、观测精度高、自动化程度高的优点。