本发明属于空间测控通信和无线信道探测技术领域，公开了一种高速飞行器快时变多径大时延差信道探测方法及系统，该方法包括：设计适合探测信道的组合序列组合方式；使用本地ZC序列与接收信号进行时域滑动相关进行信号处理，得到相关峰值矩阵；求解信道的时延功率谱；对每个时延峰值点进行多普勒功率谱计算求解多径信道的多普勒频偏；计算每径概率密度分布函数和信道整体概率密度分布函数。本发明针对同时测量高速信道快时变和多径间大时延差的信道探测特点，通过选择两组伪随机码序列进行组合实现信道探测，相关结果能够分辨出时延差提取位置，极大地提高了多径间时延差大于单序列时延差提取的准确度，同时满足了高速信道大频偏的测量需求。