本发明提供了一种基于随机有限集的弱小目标联合检测与跟踪系统及方法，包括红外图像量测模块，用于获取地面环境和目标的红外量测图像，从而得到目标量测域；目标预测模块，用于对目标量测域计算，得到目标的预测状态和目标预测航迹标签，再进行高斯采样；目标更新模块，用于计算似然函数，根据似然函数，计算得到目标的更新状态和目标更新航迹标签；并建立目标与量测关联的假设代价函数，根据假设权重大小选择最大权重对应的假设，得到当前时刻的目标状态和航迹估计值。本发明给出了复杂环境下在获取目标红外量测的基础上，通过量测差分，新生目标自适应提取，航迹最优分配，实现在复杂噪声环境下对红外弱小目标的有效检测与跟踪。