本发明公开了一种卫星影像和机器学习的水质监测方法，包括：分别对获取的第一卫星、第二卫星影像数据进行预处理，生成反射率数据；根据不同季节和不同地物，建立不同传感器的辐射归一化模型；建立基于权重滤波的时空融合模型；基于时空融合结果的时间信息，及地面监测站的水质监测数据的空间信息，建立水质参数反演数据库；筛选水质参数反演数据库，提取训练集和测试集数据，利用多种机器学习算法，建立水质参数的反演模型；根据生成的反射率影像数据集和建立的水质参数反演模型，输出水质反演成果。建立了基于机器学习的水质参数反演模型，模型精度高，得到的水质参数反演成果能够反映水质参数的空间分布情况。