本发明涉及视觉定位导航、光线追踪、成像仿真技术领域，特别涉及一种基于物理模型成像仿真的视觉定位方法及系统。所述方法包括：步骤1）获取当前时刻未优化的位姿状态量估计值；步骤2）实时生成所述目标在当前时刻的仿真渲染图像；步骤3）获取当前时刻位姿状态量观测值；步骤4）利用所述当前时刻未优化的位姿状态量估计值和所述当前时刻位姿状态量观测值，计算并输出当前时刻位姿状态量的最优估计值。本发明避免了传统视觉里程计前端的漂移误差随运行距离累计问题，极大提升了不具备回环检测情况下的定位定姿精度，缓解了后端优化的不确定性，且有助于目标检测、语义构建等相关研究方向的发展。