本发明提供了一种火星环绕器行波管组件热控系统及方法，包括散热模块和补偿保温模块；所述散热模块包括散热通道设计单元和均温措施设计单元，所述补偿保温模块包括补偿加热设计单元和隔热组件设计单元；所述散热通道设计单元具体为：对行波管组件的热流集中的行波管放大器设置散热通道；所述均温措施设计单元具体为：在行波管组件下预埋热管进行等温化；所述隔热组件设计单元具体为：在行波管组件外表面包覆隔热组件；所述补偿加热设计单元具体为：在热管区域设置补偿加热组件。本发明解决了火星环绕器行波管组件工作时的散热问题，同时解决了火星环绕器行波管组件不工作时的保温问题，具有精准控制和节省能源的有益效果。