本发明公开了一种基于悬空热电偶阵列的微米级单细胞光热评估系统。包括:激光发射模块、三维定位模块、温度感应模块和数据采集与处理模块;所述激光发射模块用于输出参数可调的激光,所述三维定位模块用于将微米级激光准确定位照射到所述温度感应芯片上单细胞生长的薄膜热电偶结区位置,所述温度感应模块用于将激光照射单细胞后产生的温度变化转变为电压数据;所述数据采集与处理模块用于实时读取并可视化所采集的电压数据,并根据薄膜热电偶温度传感器的塞贝克系数将电压数据转变为对应的温度数据。本发明应用于单细胞光热效应研究领域,实现了微米级激光与单细胞光热效应产生温度响应的实时监测和定量评估。