基于光衰减和散射原理的天气现象在线观测装置及方法，采用了双光源发射端、单接收端的光机结构：光源一发射一条精确平行的测量光带，当下落降水粒子通过测量光带时，对光带起到阻挡、衰减的作用，通过对光电转化信号的解析，可以得到降水粒子的下落速度和粒径的信息，实现降水天气现象判断，并可以提供降水强度、雨滴谱等信息；光源二发射一条准直的测量光束，通过探测光束上采样区内的大气粒子在水平45度上的散射光强，反演大气能见度，实现视程天气现象的识别。本发明实现了多种天气现象在线自动观测，避免了人工观测中具有主观性等不利因素，使得观测结果更加准确、及时、全面、完整，对于气象、农业、环保等相应科学及工程研究都具有现实的意义，在气象业务观测、交通安全调度、农业减灾防灾及空气质量监测等领域都具有广泛的应用。