本发明公开了一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统，搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，所述主星和从星分别采用一个探测器实现，地面深空站与围绕小行星运行的主星保持跟踪，围绕同一颗小行星的主星和从星之间进行双程测速；利用星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数，得到并解算雅克比矩阵，从而确定两个探测器准确的轨道和小行星重力场系数，实现提取更高精度的重力场反演结果。本发明在建立基于主星‑从星的双程测速模式的基础上，对主从星的坐标和重力场系数进行整体解算，不仅可获得主从星的精密坐标，而且能提高重力场模型反演精度，从而为探测器提供高精度导航。