本发明提供一种星载辐射定标方法及其装置，采用薄膜集光器在轨收集太阳发出的光束，分谱段聚焦至空间不同位置后，通过光纤束分为两路装卡定位到光纤定位与切换机构；通过光纤定位与切换机构切换绝对/相对辐射定标通道及模式，依据注入地面标定系数和轨道参数对应的太阳幅亮度，获得光学载荷绝对和相对定标系数。本发明提供的在轨辐射定标技术和装置方案不仅在微小光学遥感卫星技术领域具备应用潜力，还可应用于诸如海岸带观测成像光谱仪、海洋观测卫星、农林普查高光谱成像仪等传统中大型光学遥感卫星的在轨辐射定标，进一步提高光学载荷长期在轨辐射定标数据的准确性，提升定标灵活性。