本发明公开了一种频分正交MIMO雷达的信号处理方法，主要解决现有频分正交MIMO雷达杂波抑制困难，运动目标检测性能不佳的问题。其方案为：获取接收端回波信号并对其进行多波形分离处理，得到发射‑接收‑多普勒维回波数据；保留发射维信息，对回波数据进行重排，估计其接收‑多普勒维杂波协方差矩阵；根据最小方差无失真响应波束形成器计算最优权矢量，将其作用于重排后的回波数据进行杂波抑制；设计覆盖发射空间频域的一组相邻且重叠的滤波器；利用滤波器组在发射空间进行目标检测。本发明实现了频分正交MIMO雷达接收回波的有效分离，提高了大角度范围下运动目标检测的性能，可用于频分正交MIMO雷达的杂波抑制和运动目标检测。