本发明公开了一种基于非监督分类的多源遥感影像时空融合方法，包括：获取至少一个参考时刻的第一、第二空间分辨率遥感影像，及预测时刻的第一空间分辨率遥感影像；对获取的遥感影像进行预处理，获取反射率影像数据；以目标像元为中心像元，利用非监督分类方法对邻域范围内的像元进行分类，选择与中心像元为同一类别的像元作为相似像元；计算相似像元与中心像元之间的空间距离，和不同空间分辨率遥感影像之间的光谱差异，得到相似像元权重；根据高空间分辨率遥感影像的空间信息和低空间分辨率遥感影像的时相信息，及相似像元权重大小，计算得到预测时刻的目标像元值。改进了相似像元选取方法和相似像元权重计算方法，提高了融合结果的精度。