本发明提供了一种基于编码孔径和光场分布的三维空间光谱成像方法及装置，该三维空间光谱成像方法包括图像数据采集和三维空间图谱数据重构步骤。其中，首先进行图像数据采集，通过对目标光波场辐射信息依次进行强度调制、准直、分光色散和光场成像后可获得目标景物的编码图谱混叠光场图像；然后再进行三维空间图谱数据重构，通过压缩感知重构算法和光场三维重构方法，对目标景物的编码图谱混叠光场图像恢复重建目标的三维空间分布信息和一维光谱信息。本发明具有系统结构简单、鲁棒性高、光通量高、重构数据信噪比高等优点。