本发明提供了一种用于天文选址的中红外大气辐射探测系统，包括外壳和制冷装置，外壳内设置保温密封腔一和保温密封腔二，保温密封腔一内固定设置红外望远镜，保温密封腔二内固定设置红外探测器，红外探测器的探测口与红外望远镜的出光口连接；制冷装置包括制冷机和制冷片，保温密封腔一和保温密封腔二的外壁均固定至少一片制冷片，制冷机的冷却液出口和冷却液进口之间设置冷却管道，冷却管道与每个制冷片连接。本发明采用分腔控温的方法能够迅速降低红外望远镜以及红外探测器的温度并将温度起伏控制在很小的范围内，从而降低红外探测系统的自发辐射，保证测量的精度。