本发明实施例提供一种多源目标融合的在轨辐射响应跟踪方法及系统，该方法包括：获取多个稳定目标的最佳参考区域；计算最佳参考区域的像元反射率均值，作为参考反射率；选定任一个稳定目标作为基准目标，计算非基准目标的参考反射率与基准目标的参考反射率的比值关系，获取非基准目标的缩放因子；将非基准目标的反射率序列归一化到基准目标的反射率尺度上，构建多目标反射率序列；基于多目标反射率序列，对遥感仪器的辐射响应规律进行分析，实现多源目标的在轨辐射响应跟踪。本发明实施例通过使用多个稳定目标，并将不同的目标反射率归一化到同一尺寸上，有效的增加了卫星观测的影像数量，提高了卫星所有通道的辐射响应跟踪结果的置信度。