本发明提供了一种对空中运动目标的激光外差探测自主搜索方法，包括以下步骤：激光外差探测系统先对目标可能存在空域进行初始扫描探测，获取被扫描区域的回波信息；提取初始扫描帧回波的幅值和速度极值，判断回波类型；继续沿原扫描方向扫描，提取本帧回波的幅值和速度极值；先判断本帧回波的类型，后比较本帧和前帧回波的速度极值大小，根据结果控制下一帧扫描方向，提取下一帧回波的幅值和速度极值；重复上述步骤，直至某帧回波的幅值和速度极值均超过门限。本发明通过对目标本体及其周围环境的激光融合探测，实现了对运动目标的自主搜索跟踪，减轻目标丢失时外部搜索引导手段的压力。