本發明公開了一種熒光散射光學斷層成像系統及方法,該系統包括:載物臺,用于承載樣品,所述樣品被植入納米材料,所述納米材料經X射線照射發出冷光,經激光照射發出熒光;X射線源,用于向所述載物臺上的樣品發射X射線;X射線平板探測器,用于獲得所述樣品經X射線照射的CT成像;EMCCD,用于獲得所述樣品經X射線照射的XLCT成像;激光器,用于向所述樣品發射激光;所述EMCCD還用于獲得所述樣品經激光照射的激光圖像和熒光圖像,所述激光圖像、熒光圖像和CT成像用于重建FDOT成像。本發明可以獲得較為準確的深度信息,降低重建難度且縮短數據采集周期。