本发明实施例提供一种基于卫星遥感的臭氧污染源识别方法和系统，该系统包括：1)对流层臭氧廓线反演模块，利用TropOMI紫外高光谱数据反演对流层臭氧廓线；2)近地面臭氧污染源指示值反演模块，利用TropOMI对流层NO2和HCHO柱浓度产品，结合大气化学模型Geos-Chem，获取近地面NO2和HCHO浓度，计算二者浓度比值，获得近地面臭氧污染源指示值；3)近地面臭氧浓度反演模块，综合NO2、HCHO和地面国控站点臭氧监测值等，通过多元回归模型获取近地面臭氧浓度；4)臭氧污染源目标识别模块，利用近地面臭氧浓度结果，选取臭氧重污染区，结合近地面臭氧污染源指示值和亚米级高分影像，识别臭氧污染源。