本发明公开了一种空域大气污染溯源跟踪与定位方法及系统，该方法具体包括：在待监测空域中布置第一球机与第二球机；控制第一球机旋转、俯仰，对其所监测空域进行视觉扫描，通过图像处理，获得待监测空域中各大气污染物及其排放源对应第一球机的姿态角；第一球机、第二球机联合旋转、俯仰，依次按照各空气污染物及其排放源对应第一球机的姿态角，进行双目联合特征识别与坐标解算，获得各空气污染物及其排放源的空域坐标。本发明应用于环境监测技术领域，通过双目联合特征识别与坐标解算，获得各空气污染物及其排放源的空域坐标，实现大范围空域大气污染物及其排放源的定位追踪。