本发明公开了一种非等温黑体辐射源的参考温度的优化方法，包括获得黑体辐射源腔体内壁的实际温度分布函数；建立黑体辐射源腔体模型，将黑体辐射源腔体内壁分割为多个区域，得到分割后的黑体辐射源腔体模型；在光学仿真软件中导入分割后的黑体辐射源腔体模型，在黑体辐射源腔体的腔口外放置光源，使其能够向黑体辐射源腔体内部辐射能量，并进行光学仿真；统计黑体辐射源腔体内壁上的每个区域单位面积内的入射辐射能量，将所有区域单位面积内的入射辐射能量进行归一化，并将各自的归一化系数进行拟合，作为其加权函数；将实际温度分布函数和加权函数进行积分得到优化的非等温黑体辐射源参考温度。本方法实现了定量化的黑体辐射源参考温度的设定。