本发明提供基于多层分解的振源响应信噪分离方法及系统，属于机械振动信号处理技术领域，对混合信号进行分解，并通过共有成分选择的方法选择子分量并组合成第一真实信号分量，其余分量组合为第一噪声信号分量；对第一真实信号分量和第一噪声信号分量分别进行分解，组合之后得到第二真实信号分量和第二噪声信号分量；去除第二真实信号分量中与冲击响应同频的噪声，获得更加完整准确的第三真实信号分量；对共振稀疏分解算法参数中的品质因子进行确定。本发明对含有各类噪声的冲击响应实现了净化，具有更加良好的鲁棒性，满足了对大多数工作条件下采集信号的净化要求，具有广泛适用性；改进的振动源响应共有成分选择方法对共有成分判定更加全面准确。