本发明提供一种多波段共孔径光电设备光轴相对误差在线标校系统和方法，包括：多波段光电组件、小口径卡式平行光管、图像处理系统和控制系统；所述多波段光电组件包括光电基座和安装在光电基座上的可见光电视、激光测距仪、红外热像仪、电视反射镜、激光分光镜、红外分光镜、折转反射镜、二维扫描反射镜和保护外壳，所述红外热像仪光轴与红外分光镜透射光路重合，激光测距仪光轴与激光分光镜反射光路重合，可见光电视光轴与电视反射镜反射光路重合，所述二维扫描反射镜包括平面反射镜、俯仰轴系、方位轴系。本发明极大节省光轴标校所需人力和时间，可实现全地域全气候实时在线快速自动光轴标校。