本发明公开了一种面向Overlay网络的轻量级带内网络遥测方法，包括以下步骤：S1、对IP报文进行封装以得到探测数据包，使探测数据包能够依次采集沿途Underlay设备的ID以及设备端口侧的链路状态信息；S2、对探测数据包进行解析；S3、以Overlay网络中的任一设备为根节点开始遍历，得到非重叠的探测路径；S4、依据步骤S3中的探测路径进行控制，得到定制的探测数据包转发路径；S5、当探测数据包到达终点后，将采集到的网络监测信息进行存储和查询。本发明同时提供一种本发明面向Overlay网络的轻量级带内网络遥测装置和存储介质，能够以更低开销实现轻量级的Overlay网络监测。