本发明公开了一种基于运动恢复结构的卫星相对姿态测量方法，包括以下步骤：步骤1，分别对输入的序列图像进行SIFT特征点提取；步骤2，根据得到的SIFT特征点进行匹配；步骤3，根据匹配特征点进行运动恢复结构；步骤4，根据运动恢复结构参数进行平差光束法优化；步骤5，根据匹配的特征点和经过优化的运动恢复结构参数进行三维重建；步骤6，根据有效的三维特征点和运动恢复结构参数进行空间环境综合显示。本发明经过标准的测试数据、STK在轨卫星仿真平台的卫星仿真数据和地面半物理仿真数据，本发明能有效地测量所观测卫星目标的相对姿态，采用的光束平差法能提高本发明构建系统的测量精度和计算的数值稳定性。