本发明公开一种火星探测器雷达径向下视成像方法，应用于雷达成像领域，为解决现有技术无法应用于火星探测器径向下视成像模式的问题，本发明首先对火星表面进行雷达径向下视回波精准表征，突破径向下视成像机理性瓶颈；然后构建描述天线方向图与火星表面回波信号关系的可解析二维加权最小二乘代价函数，将径向下视雷达分辨率提升问题转化为最优化求解问题；最后采用快速二维自相关迭代重构方法求取全局最优解，实现雷达径向下视超分辨成像。与传统深空探测器着陆指示方法相比，本发明方法能够全天时、全天候表征火星探测器径向下视方向的地形变化信息，为火星探测器的软着陆选址提供新的技术手段。