基于非线性轨道计算的航天器制导控制方法及系统，首先获取航天器当前轨道计算的系统状态方程并降维得到控制变量的低阶方程，然后通过计算降维后得到的中间量而得到控制变量，最后根据控制变量控制航天器飞行轨道，并以用户指定的周期检查跟航天器轨道计算有关的参数变化，如果检查到变化重新计算控制变量来调整航天器飞行轨道，如果没有检查到变化，航天器按照原计算轨道运行。本发明填补了传统航天器领域的空白，使航天器具有了实时的最优轨道跟踪能力，提高了航天器在障碍规避、突破拦截等方面的表现。