一种系留空间结构体系及其设计方法，其中系留空间结构体系包括有形成屋盖的充气气囊、用于支撑充气气囊的支撑结构以及连接在支撑结构底部与地面之间的锚碇结构；所述充气气囊空腔内充有氦气，整体呈曲面形状，由充气气囊单元依次拼接而成；所述充气气囊单元为双层膜结构，包括外膜持力层和内膜阻气层；相邻两个充气气囊单元之间通过外膜连接；所述充气气囊单元的外部设有环形加劲带和用于吊装的吊挂带；所述支撑结构包括有沿充气气囊边缘平行间隔布置的竖向支撑和连接在相邻竖向支撑顶部之间的连系梁；所述充气气囊连接在支撑结构的顶部；所述锚碇结构为重力式锚碇。本发明受力合理，能够满足超大跨度结构和超大密闭空间结构应用的技术问题。