本发明涉及一种基于厂界恶臭在线监测系统的空气扩散溯源方法及系统，其方法包括：在恶臭监测区域布设N个监测点；采集各监测点监测的恶臭气体污染物及其浓度，同时采集各监测点的气象信息；将所有监测点监测的恶臭气体污染物按照预设体积分数分割为N个烟团；根据气象信息计算得到三维风场，之后获取各个烟团在对应的三维风场中的运动轨迹；根据恶臭气体污染物浓度并结合气象信息中的风速分别计算各烟团对应的污染物排放量；将各烟团对应的污染物排放量及在三维风场中的运动轨迹进行叠加并按照预设体积分数拼接得到污染物扩散分布图；根据污染物扩散分布图对恶臭污染源的位置进行定位。本发明的空气扩散溯源方法的溯源精度高。