本发明公开了一种用于直接探测X射线的大面积CMOS图像传感器，包括PCB板和若干图像传感器芯片；所述图像传感器芯片，包括P型半导体硅衬底，所述P型半导体硅衬底上设置有像元、时序产生电路、列信号处理以及缓冲输出电路；所述图像传感器芯片呈阵列的方式分布于PCB板上，且相邻图像传感器芯片的边缘处对应位置的像元之间的间距为同一图像传感器芯片上相邻两像元间距的1倍或1.5倍。本发明结构简单，成本低廉，制作方便，能够进行大面积的X射线探测。