一种微流控细胞培养芯片，包括上层芯片和下层芯片；上层芯片上设有第一通孔，上层芯片的上表面上设有第一液体通道、第一气体通道和第一排气通道，第一排气通道与第一通孔连通；下层芯片上设有第二通孔，下层芯片的上表面上设有均与第二通孔连通的第二液体通道、第二气体通道和废液通道；第一液体通道和第二液体通道连通，第一气体通道和第二气体通道连通；上层芯片的上表面上盖有上薄膜层，下层芯片的下表面设有底层密封结构，上层芯片与下层芯片压紧贴合，下层芯片的下表面与底层密封结构之间设有加热装置，薄膜层、第一通孔、第二通孔和底层密封结构围成细胞培养腔。本发明还公开了一种微流控细胞培养芯片实时观测系统。