本发明提供了一种应用于空间站的锶原子光钟物理系统，属于原子光钟领域，包括异形腔体和MOT腔体，异形腔体和MOT腔体之间设置有塞曼减速器，异形腔和MOT腔体上均设置有多个与其内部连通的接口；异形腔内设置有内加热原子炉，MOT腔体外壁上设置有反亥姆霍兹线圈和剩磁补偿线圈；两个腔体上均连通有用于形成真空的真空装置，异形腔体和MOT腔体上均设置有光学机组件。该系统将内加热原子炉集成设置在异形腔内，减小加热原子炉占用空间，异形腔体和MOT腔体上设置有多个光机组件，多个光机组件形成高度集成的外围辅助光路，且形成的光路结构简单，分布合理紧凑，实现了整个锶原子光钟物理系统的小型化，解决了传统的系统结构复杂、体积大、重量大的问题。