本发明提供了一种用于超低轨卫星的自主恒星观测方法，包括：设置整星模式字；根据所述整星模式字，判断自主工况触发使能标志是否为使能：如果使能，则判断轨道高度决定工况，并根据工况，开始恒星观测任务；如果禁止，则通过地面指令设置工况，并根据工况，开始恒星观测任务。同时提供了一种用于超低轨卫星的自主恒星观测系统。本发明适应超低轨道高度条件下恒星观测任务要求，能够克服超低轨条件下大的气动干扰力矩，和转台机动时带来的较大转动力矩的问题；能够根据轨道高度自主切换超低轨恒星观测工况，减少了地面轨道预报带来的误差；同时保留了地面干预整星任务的能力，可随时切换整星自主观测和地面强制观测。