本发明提供了一种通过建立化学计量学模型鉴别橄榄油等级的方法，首先对已知和未知橄榄油样品进行顶空孵育前处理，然后采用气相离子迁移谱对样品中挥发性化合物进行检测，得到已知和未知橄榄油样品中挥发性化合物峰体积，并以已知橄榄油样品峰体积信息作为分类依据，采用主成分分析和偏最小二乘法判别分析的化学计量学方法对数据进行分析，建立等级鉴别模型；将未知等级橄榄油样品含有挥发性化合物的峰体积信息代入以上鉴别模型中进行分析，判定该样品的等级。本发明只需要简单的顶空孵育前处理，避免了外来溶剂的干扰，增加了检测的精确度。本方法操作简单快速、客观准确地对橄榄油进行评定，可以快速鉴别不同等级的橄榄油。