本发明的主分量分析的混沌系统检测纳伏级微弱正弦信号的方法，针对现有的混沌系统检测混合信号中纳伏级微弱正弦信号的局限性，引入了主分量分析技术。对待测混合信号进行零均值预处理，求待测信号的协方差矩阵以及特征值和对应的特征向量；将协方差矩阵的特征值按从大到小的顺序排列，提取混合信号中周期信号对应的主分量并舍弃；将舍弃主分量的混合信号作为混沌系统的内置策动力，根据混沌振子的相态变化检测微弱正弦信号频率；根据混沌振子从临界周期状态到大尺度周期状态的跳变，提取待测纳伏级正弦信号幅值。本发明方法降低了混合信号中其它周期信号对混沌系统检测微弱正弦信号的影响，提高了混沌系统的检测能力，且操作简单易行。