本发明公开了一种基于空时平稳性的红外小目标检测方法，涉及红外图像处理及目标检测技术领域。本发明基于红外小目标图像中背景成分在空间和时间上的平稳性，对当前帧之前的若干帧求取时间平均，用当前帧减去平均结果并进行阈值分割，随后滤除分割结果中的脉冲噪声，并进行形态学闭运算，得到时间平稳性目标响应图。对当前帧进行快速保边滤波，得到空间平稳性目标响应图。两个目标响应图用与运算进行融合，并对融合结果进行连通域分析，进而得到对目标质心位置的估计。最后在当前帧标记检测结果。本发明有较好的算法实时性和检测准确性，对辐射强度变化、目标尺度变化、背景杂波干扰等复杂情况下的红外小目标检测有较好的鲁棒性。