本发明涉及微波遥感领域，公开了一种分离被动微波遥感混合像元组分土壤辐射信号的方法，包括利用微波辐射传输模型建立混合像元多角度微波辐射模型；利用植被指数计算混合像元多角度微波辐射模型中的参数；利用裸露土壤地表发射理论模型获取不同观测角度下土壤微波遥感辐射信号之间的关系；对混合像元多角度微波辐射模型进行解算，获得混合像元中植被覆盖土壤的微波发射率以及裸露土壤的微波发射率。本发明充分挖掘了被动微波遥感多角度的观测信息，对混合像元微波遥感辐射信号进行分离，获得了混合像元中植被覆盖土壤的微波发射率以及裸露土壤的发射率，提高了被动微波遥感数据处理深度以及地表参数反演产品适用性和产品精度。