本发明公开了一种时频域矩阵联合匹配的极高频回波处理方法及系统，先周期性发射极高频线性调频脉冲信号，重复周期为T；接收目标回波，构建多频域并行通道接收回波数据矩阵；根据目标多普勒范围和发射信号带宽构建三维时频域联合匹配矩阵；基于回波数据矩和三维时频域联合匹配矩阵的目标回波联合匹配滤波，得到三维矩阵；对三维矩阵按页进行目标平面恒虚警检测和一次目标凝聚，直到对数据矩阵所有页的一次目标凝聚；对所有目标进行基于时频耦合对应关系的二次目标凝聚处理，并对目标参数进行估计。保证极高频雷达目标能够有效被检查到，降低虚警概率、提高目标参数估计精度。